移動(dòng)應(yīng)用安全常用組件Soot、Flowdroid簡介&基本使用

概述

Android作為一個(gè)開放的移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)，無論是系統(tǒng)還是APK應(yīng)用面臨嚴(yán)峻的安全問題，針對應(yīng)用安全面臨的威脅，檢測技術(shù)也在不斷演進(jìn)，但是基于靜態(tài)分析的方式始終繞不過Soot跟FlowDroid，前者是一個(gè)java語言分析工具，同時(shí)也支持APK文件的分析，后者則是污點(diǎn)分析工具，通過生成Graph追蹤污點(diǎn)傳輸路徑。下面針對這兩個(gè)進(jìn)行介紹介紹，幫助讀者能快速入門。

Soot

簡介

soot是java優(yōu)化框架，提供4種中間代碼來分析和轉(zhuǎn)換字節(jié)碼。

Baf：精簡的字節(jié)碼表示，操作簡單

Jimple：適用于優(yōu)化的3-address中間表示

Shimple：Jimple的SSA變體

Grimple：適用于反編譯和代碼檢查的Jimple匯總版本。

soot提供的輸入格式有：java、android、class等

輸出格式有：Java字節(jié)碼、android字節(jié)碼、Jimple、Jasmin、shimple、baf等，這些實(shí)際業(yè)務(wù)中常使用的，當(dāng)然還有其它的格式，這里不再一一列舉。

借助soot對android的分析能力，我們可以進(jìn)一步分析安卓應(yīng)用的安全漏洞，比如組件暴露、加密算法等存在的安全問題。

基本使用

可以GIT下載最新的soot jar包，我下載的是4.1.0版本中的sootclasses-trunk-jar-with-dependencies.jar 包，這個(gè)包應(yīng)該自帶了soot所需要的所有依賴。下載完成后使用powershell進(jìn)入jar文件所在的文件夾，可以輸入以下命令：

java -cp sootclasses-trunk-jar-with-dependencies.jar soot.Main查看soot相關(guān)的信息

首先我們來看soot怎么分析java代碼（這里以class文件分析為例）：

第一步，配置soot環(huán)境信息

StringBuffer cp = new StringBuffer(); cp.append("."); cp.append(File.pathSeparator + apiPath); cp.append(File.pathSeparator + "C:\Program Files\Java\jre1.8.0_171\lib\rt.jar" + File.pathSeparator + "C:\Program Files\Java\jre1.8.0_171\lib\jce.jar"); System.setProperty("soot.class.path", cp.toString());

第二步，設(shè)置soot的配置屬性（各屬性說明可以參考GIT上官方文檔信息）

soot.options.Options.v().set_keep_line_number(true); soot.options.Options.v().set_whole_program(true); soot.options.Options.v().setPhaseOption("jb", "use-original-names:true"); soot.options.Options.v().setPhaseOption("cg", "verbose:false"); soot.options.Options.v().setPhaseOption("cg", "trim-clinit:true"); soot.options.Options.v().set_src_prec(Options.src_prec_class); soot.options.Options.v().set_prepend_classpath(true); soot.options.Options.v().setPhaseOption("wjop", "enabled:false");

第三步，拿到代碼信息

for (String clzName : SourceLocator.v().getClassesUnder("class文件所在路徑")) { System.out.printf("api class: %s\n", clzName); // 加載要處理的類設(shè)置為應(yīng)用類，并加載到soot環(huán)境Scene中 Scene.v().loadClass(clzName, SootClass.BODIES).setApplicationClass(); } for (SootClass clz : Scene.v().getApplicationClasses()) { //遍歷獲取類、方法等需要的信息 }

現(xiàn)在，我們在看看soot怎么分析android apk

Options.v().set_src_prec(Options.src_prec_apk); Options.v().set_output_format(Options.output_format_jimple); Options.v().set_process_dir("待處理文件所在路徑"); // 安卓JDK所在目錄，只需要指定官方SDK包platforms-new目錄下jar所在路徑即可 Options.v().set_android_jars("jdk path"); Options.v().set_keep_line_number(true); Options.v().set_allow_phantom_refs(true); Options.v().set_process_multiple_dex(true); Options.v().set_whole_program(true); Scene.v().loadNecessaryClasses(); new CallGraphBuilder().build();

同樣，我們可以得到apk的代碼信息，包括class、method、attribute等，基于這些進(jìn)行進(jìn)一步分析并應(yīng)用到實(shí)際檢測業(yè)務(wù)中。

使用場景

使用Soot對Android應(yīng)用進(jìn)行靜態(tài)分析，目前包括主要的檢測場景：

檢測應(yīng)用中敏感字符串url和email、IP等

檢測應(yīng)用中風(fēng)險(xiǎn)代碼片段

檢測應(yīng)用可能存在的漏洞，如組件暴露、過度申請權(quán)限、不安全加密算法等

FlowDroid

簡介

FlowDroid(github鏈接 )是目前對Android app進(jìn)行污點(diǎn)分析效果最好的工具之一。 污點(diǎn)分析的目的其實(shí)很簡單，就是為了檢查是否應(yīng)用中是否存在從污點(diǎn)源到泄漏點(diǎn)的數(shù)據(jù)流。 但是它的優(yōu)點(diǎn)在于它構(gòu)建的數(shù)據(jù)流精度很高，可以對上下文，流，對象和字段敏感，從而使得分析結(jié)果非常精確。

它實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)分析的原因有幾點(diǎn)：

1. 它對Android聲明周期進(jìn)行了比較完整的構(gòu)建，例如Activity中的OnCreate，OnResume等。通過抽象一個(gè)dummyMain作為分析的入口來支持Android應(yīng)用的分析；

2. 它實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)流分析，其中包含前向污點(diǎn)分析和后向別名分析。他們的實(shí)現(xiàn)其實(shí)都是基于heros的數(shù)據(jù)流分析框架來實(shí)現(xiàn)的。這里面的算法比較復(fù)雜，我的理解是這兩種分析都是滿足上下文敏感和流敏感的，后向分析的算法提供了對象敏感和字段敏感的支持；

3. 它支持簡單的native code的污點(diǎn)分析

當(dāng)然，它也存在一些不足之處，包括：

1. 不能對組件間（Intent）的污點(diǎn)傳播進(jìn)行分析

2. 隱式流問題

3. native code不能完美支持

盡管存在一些不足之處，在各大會(huì)議上也已經(jīng)提出了數(shù)十種新的靜態(tài)污點(diǎn)分析算法，相比FlowDroid在一些數(shù)據(jù)集或是DroidBench上有著更快的運(yùn)行速度以及更優(yōu)的精準(zhǔn)度。但FlowDroid仍然是公共資源中可獲取的靜態(tài)污點(diǎn)分析工具的唯一選擇，因?yàn)楹芏鄍aper提供的源代碼幾乎沒有注釋與文檔，導(dǎo)致使用極其困難；另外科研人員往往僅在有限的測試集上進(jìn)行了運(yùn)行，所以去使用這樣的程序不可避免的會(huì)遇到Bug。相比之下，F(xiàn)lowDroid作為被持續(xù)維護(hù)的一款框架，其穩(wěn)定性上具備了一定的保證，同時(shí)其底層的Soot框架強(qiáng)大的功能與較為完善的文檔，使得FlowDroid上手難度相對較低。

基本使用

環(huán)境配置

FlowDroid的配置方法有兩種，可以直接下載相關(guān)jar包，也可以使用maven配置依賴。jar包可以去FlowDroid的GitHub上進(jìn)行下載，僅需soot-infoflow-android-classes.jar和soot-infoflow-classes.jar兩個(gè)文件即可，另外去Soot的倉庫 下載包含了heros與jasmin的sootclasses-trunk-jar-with-dependencies.jar，將上述三個(gè)包加入項(xiàng)目依賴便完成了FlowDroid的配置

運(yùn)行

整個(gè)FlowDroid最頂層的類便是soot.jimple.infoflow.android.SetupApplication，大部分的設(shè)置與運(yùn)行都可以通過操作這個(gè)類的實(shí)例進(jìn)行。SetupApplication既可以在調(diào)用runInfoflow()時(shí)傳入配置參數(shù)，也可以在初始化SetupApplication時(shí)或初始化后傳入配置參數(shù)。SetupApplication的初始化函數(shù)以及runInfoflow函數(shù)有多種不同參數(shù)類型的實(shí)現(xiàn)，可以查閱源碼后根據(jù)情況選擇，這里僅提供我自己使用的一種方式：

關(guān)于Source、Sink

污點(diǎn)分析中的source點(diǎn)表示污點(diǎn)分析的起始點(diǎn)，而sink點(diǎn)表示污點(diǎn)分析的結(jié)束點(diǎn)。換言之，F(xiàn)lowDroid在“掃描”這個(gè)apk后，會(huì)從source點(diǎn)開始分析數(shù)據(jù)流，當(dāng)數(shù)據(jù)流“流到”sink點(diǎn)時(shí)將其標(biāo)注。FlowDroid中的source與sink均為類方法，在soot-infoflow-android下有提供一份SourcesAndSinks.txt的文件，是FlowDroid當(dāng)時(shí)使用的一些可能涉及到訪問隱私數(shù)據(jù)的api，從里面很容易看出聲明文件的格式：

每一行作為獨(dú)立的聲明，%開頭的表示注釋，可以根據(jù)應(yīng)用需求自行添加刪減Source與Sink的聲明。

使用場景

Flowdroid本身輸出結(jié)果只是數(shù)據(jù)流信息，需要結(jié)合我們定制source、sink信息產(chǎn)生業(yè)務(wù)價(jià)值，一般有以下使用場景：

隱私數(shù)據(jù)泄露檢測

污點(diǎn)傳播類問題檢測

Android組件間數(shù)據(jù)傳遞風(fēng)險(xiǎn)檢測

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漏洞掃描服務(wù) 移動(dòng)APP

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