【Android 安全】DEX 加密 ( 代理 Application 开发 | 加载 dex 文件 | 将系统的 dexElements 与应用的 dexElements 合并 | 替换操作 )

2022-04-08 09:24:44

文章目录

一、将系统的 dexElements 与应用的 dexElements 合并

二、Element[] dexElements 替换操作

三、完整 dex 加载源码

参考博客 :

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【Android 安全】DEX 加密 ( 支持多 DEX 的 Android 工程结构 )

【Android 安全】DEX 加密 ( 代理 Application 开发 | multiple-dex-core 依赖库开发 | 配置元数据 | 获取 apk 文件并准备相关目录 )

【Android 安全】DEX 加密 ( 代理 Application 开发 | 解压 apk 文件 | 判定是否是第一次启动 | 递归删除文件操作 | 解压 Zip 文件操作 )

【Android 安全】DEX 加密 ( 代理 Application 开发 | 加载 dex 文件 | 反射获取系统的 Element[] dexElements )

【Android 安全】DEX 加密 ( 代理 Application 开发 | 加载 dex 文件 | 使用反射获取方法创建本应用的 dexElements | 各版本创建 dex 数组源码对比 )

在【Android 安全】DEX 加密 ( 支持多 DEX 的 Android 工程结构 ) 博客中介绍了 DEX 加密工程的基本结构 ,

app 是主应用 , 其 Module 类型是 “Phone & Tablet Module” ,

multiple-dex-core 是 Android 依赖库 , 其作用是解密并加载多 DEX 文件 , 其 Module 类型是 “Android Library” ,

multiple-dex-tools 是 Java 依赖库 , 其类型是 “Java or Kotlin Library” , 其作用是用于生成主 DEX ( 主 DEX 的作用就是用于解密与加载多 DEX ) , 并且还要为修改后的 APK 进行签名 ;

在【Android 安全】DEX 加密 ( 代理 Application 开发 | multiple-dex-core 依赖库开发 | 配置元数据 | 获取 apk 文件并准备相关目录 ) 博客中讲解了 multiple-dex-core 依赖库开发 , 每次启动都要解密与加载 dex 文件 , 在该博客中讲解到了获取 apk 文件 , 并准备解压目录 ;

在【Android 安全】DEX 加密 ( 代理 Application 开发 | 解压 apk 文件 | 判定是否是第一次启动 | 递归删除文件操作 | 解压 Zip 文件操作 ) 博客中讲解了 apk 文件解压操作 ;

在【Android 安全】DEX 加密 ( 代理 Application 开发 | 加载 dex 文件 | 反射获取系统的 Element[] dexElements )博客中讲解了 dex 文件加载第一阶段 , 获取系统中的 Element[] dexElements ;

在【Android 安全】DEX 加密 ( 代理 Application 开发 | 加载 dex 文件 | 使用反射获取方法创建本应用的 dexElements | 各版本创建 dex 数组源码对比 ) 博客中讲解了讲解 dex 文件加载操作第二阶段 , 创建本应用的 dex 文件数组 Element[] dexElements ;

本博客中主要讲解剩余的两个操作 :

将系统加载的 Element[] dexElements 数组与我们自己的 Element[] dexElements 数组进行合并操作 ;

替换 ClassLoader 加载过程中的 Element[] dexElements 数组 ( 封装在 DexPathList 中 )

一、将系统的 dexElements 与应用的 dexElements 合并

加载 dex 文件需要执行的步骤 :

1 . 获得系统 DexPathList 中的 Element[] dexElements 数组

( libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexPathList.java )

2 . 在本应用中创建 Element[] dexElements 数组 , 用于存放解密后的 dex 文件

3 . 将系统加载的 Element[] dexElements 数组与我们自己的 Element[] dexElements 数组进行合并操作

4 . 替换 ClassLoader 加载过程中的 Element[] dexElements 数组 ( 封装在 DexPathList 中 )

之前的博客中已经讲解了前两个步骤的操作 , 开始执行第三个步骤 , 将系统加载的 Element[] dexElements 数组与我们自己的 Element[] dexElements 数组进行合并操作 ;

首先创建数组 , 数组类型与 dexElements 数组类型相同 ,

将 dexElements 数组中的元素拷贝到 newElements 前半部分, 拷贝元素个数是 dexElements.size ,

将 addElements 数组中的元素拷贝到 newElements 后半部分, 拷贝元素个数是 dexElements.size ;

代码示例 :

/*
            3 . 将 系统加载的 Element[] dexElements 数组
                与 我们自己的 Element[] dexElements 数组进行合并操作
            首先创建数组 , 数组类型与 dexElements 数组类型相同
            将 dexElements 数组中的元素拷贝到 newElements 前半部分, 拷贝元素个数是 dexElements.size
            将 addElements 数组中的元素拷贝到 newElements 后半部分, 拷贝元素个数是 dexElements.size
         */
        var newElements: Array<Any> = java.lang.reflect.Array.newInstance(dexElements.javaClass.componentType,
                dexElements.size + addElements.size) as Array<Any>
        // 将 dexElements 数组中的元素拷贝到 newElements 前半部分, 拷贝元素个数是 dexElements.size
        System.arraycopy(dexElements, 0, newElements, 0, dexElements.size)
        // 将 addElements 数组中的元素拷贝到 newElements 后半部分, 拷贝元素个数是 dexElements.size
        System.arraycopy(addElements, 0, newElements, dexElements.size, addElements.size)

二、Element[] dexElements 替换操作

替换 ClassLoader 加载过程中的 Element[] dexElements 数组 ( 封装在 DexPathList 中 )

/*
            4 . 替换 ClassLoader 加载过程中的 Element[] dexElements 数组 ( 封装在 DexPathList 中 )
         */
        dexElementsField.set(pathList, newElements)

该 Field 字段由之前反射获得 ;

//阶段三 : 获取封装在 DexPathList 类中的 Element[] dexElements 数组
        var dexElementsField = reflexField(pathList, "dexElements")
        // 获取 pathList 对象对应的 Element[] dexElements 数组成员
        var dexElements : Array<Any> = dexElementsField.get(pathList) as Array<Any>

三、完整 dex 加载源码

/**
     * 加载 dex 文件集合
     * 这些 dex 文件已经解密
     * 参考博客 : https://hanshuliang.blog.csdn.net/article/details/109608605
     *
     * 创建自己的 Element[] dexElements 数组
     * ( libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexPathList.java )
     * 然后将 系统加载的 Element[] dexElements 数组 与 我们自己的 Element[] dexElements 数组进行合并操作
     * 00:17:07
     */
    fun loadDex(dexFiles : ArrayList<File>, optimizedDirectory : File) : Unit{
        /*
            需要执行的步骤
            1 . 获得系统 DexPathList 中的 Element[] dexElements 数组
                ( libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexPathList.java )
            2 . 在本应用中创建 Element[] dexElements 数组 , 用于存放解密后的 dex 文件
            3 . 将 系统加载的 Element[] dexElements 数组
                与 我们自己的 Element[] dexElements 数组进行合并操作
            4 . 替换 ClassLoader 加载过程中的 Element[] dexElements 数组 ( 封装在 DexPathList 中 )
         */
        /*
            1 . 获得系统 DexPathList 中的 Element[] dexElements 数组
            第一阶段 : 在 Context 中调用 getClassLoader() 方法 , 可以拿到 PathClassLoader ;
            第二阶段 : 从 PathClassLoader 父类 BaseDexClassLoader 中找到 DexPathList ;
            第三阶段 : 获取封装在 DexPathList 类中的 Element[] dexElements 数组 ;
            上述的 DexPathList 对象 是 BaseDexClassLoader 的私有成员
            Element[] dexElements 数组 也是 DexPathList 的私有成员
            因此只能使用反射获取 Element[] dexElements 数组
         */
        // 阶段一二 : 调用 getClassLoader() 方法可以获取 PathClassLoader 对象
        // 从 PathClassLoader 对象中获取 private final DexPathList pathList 成员
        var pathListField = reflexField(classLoader, "DexPathList");
        // 获取 classLoader 对象对应的 DexPathList pathList 成员
        var pathList = pathListField.get(classLoader)
        //阶段三 : 获取封装在 DexPathList 类中的 Element[] dexElements 数组
        var dexElementsField = reflexField(pathList, "dexElements")
        // 获取 pathList 对象对应的 Element[] dexElements 数组成员
        var dexElements : Array<Any> = dexElementsField.get(pathList) as Array<Any>
        /*
            2 . 在本应用中创建 Element[] dexElements 数组 , 用于存放解密后的 dex 文件
                不同的 Android 版本中 , 创建 Element[] dexElements 数组的方法不同 , 这里需要做兼容
         */
        var makeDexElements: Method
        var addElements : Array<Any> = Array(0, {})
        if(Build.VERSION.SDK_INT <=
                Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP_MR1){ // 5.0, 5.1  makeDexElements
            // 反射 5.0, 5.1, 6.0 版本的 DexPathList 中的 makeDexElements 方法
            makeDexElements = reflexMethod(pathList, "makeDexElements",
                    ArrayList::class.java, File::class.java, ArrayList::class.java)
            var suppressedExceptions: ArrayList<IOException> = ArrayList<IOException>()
            addElements = makeDexElements.invoke(pathList, dexFiles,
                    optimizedDirectory,
                    suppressedExceptions) as Array<Any>
        }else if(Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M){   // 7.0 以上版本 makePathElements
            // 反射 7.0 以上版本的 DexPathList 中的 makeDexElements 方法
            makeDexElements = reflexMethod(pathList, "makePathElements",
                    ArrayList::class.java, File::class.java, ArrayList::class.java)
            var suppressedExceptions: ArrayList<IOException> = ArrayList<IOException>()
            addElements = makeDexElements.invoke(pathList, dexFiles,
                    optimizedDirectory,
                    suppressedExceptions) as Array<Any>
        }
        /*
            3 . 将 系统加载的 Element[] dexElements 数组
                与 我们自己的 Element[] dexElements 数组进行合并操作
            首先创建数组 , 数组类型与 dexElements 数组类型相同
            将 dexElements 数组中的元素拷贝到 newElements 前半部分, 拷贝元素个数是 dexElements.size
            将 addElements 数组中的元素拷贝到 newElements 后半部分, 拷贝元素个数是 dexElements.size
         */
        var newElements: Array<Any> = java.lang.reflect.Array.newInstance(dexElements.javaClass.componentType,
                dexElements.size + addElements.size) as Array<Any>
        // 将 dexElements 数组中的元素拷贝到 newElements 前半部分, 拷贝元素个数是 dexElements.size
        System.arraycopy(dexElements, 0, newElements, 0, dexElements.size)
        // 将 addElements 数组中的元素拷贝到 newElements 后半部分, 拷贝元素个数是 dexElements.size
        System.arraycopy(addElements, 0, newElements, dexElements.size, addElements.size)
        /*
            4 . 替换 ClassLoader 加载过程中的 Element[] dexElements 数组 ( 封装在 DexPathList 中 )
         */
        dexElementsField.set(pathList, newElements)
    }

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