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保护App重要数据，防止Cycript/Runtime修改

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这一篇文章着重于保护重要数据不被攻击者使用Cycript或者Runtime修改，概要内容如下：

  • 防止choose(类名)
  • 禁忌，二重存在
  • 自己的内存块
  • 虚伪的setter/getter
  • 加密内存数据

English version is here

以下内容均以此假想情况为基础： 我们有一个Person类，它的定义如下：

@interface  Person : NSObject {
    NSString * _name;
    int _age;
}

@property (strong, nonatomic, readonly) NSString * name;
@property (nonatomic, readonly) int age;
 
- (instancetype)initWithName:(NSString *)name age:(int)age;

@end

@implementation Person
 
@synthesize name = _name;
@synthesize age = _age;
 
- (instancetype)initWithName:(NSString *)name age:(int)age{
    self = [self init];
    if (self) {
        _name = name;
        _age = age;
    }
    return self;
}

- (void)setName:(NSString *)name {
    if (name != _name) {
        _name = name ;
    }
}

- (void)setAge:(int)age {
    _age = age;
}

- (NSString *)name {
    return _name;
}

- (int)age {
    return _age;
}

@end

现在我们需要保护这个类的数据，虽然我们在@property里声明了这两个都是readonly，但是因为Objective-C的runtime特性，这个属性说了基本等于没说（对于破解者而言）。 那么我们要怎么做才能保护呢？

  • 防止choose(类名)

我们知道，在Cycript中可以很方便的使用choose(类名)来获取到App中该类所有的实例变量（图1），那么我们就先从这里下手吧！

图1
图1

解决方案： 重载- (NSString *)description方法。效果如图2所示。

- (NSString *)description {
    return [NSString stringWithFormat:@"This person is named %@, aged %d.", self.name, self.age];
}
图2
图2
  • 禁忌，二重存在

上面虽然在cycript中用choose函数拿不到了，但是如果一开始就被Hook了init方法怎么办呢？

解决方案：memcpy一份。

首先确定Person类实例的大小：（类指针大小＋所有成员变量大小）

ssize_t object_size = sizeof(Person *) + sizeof(NSString *) + sizeof(int);

然后就可以愉快的memcpy了：

Person * normal_man = [[Person alloc] initWithName:@"Nobody" age:0];
void * superman = malloc(object_size);
memcpy(superman, (__bridge void *)normal_man, object_size);

在用的时候，通过__bridge转换：

[(__bridge Person *)superman setName:@"Superman"];

代码片段：

    Person * normal_man = [[Person alloc] initWithName:@"Nobody" age:0];

    ssize_t object_size = sizeof(Person *) + sizeof(NSString *) + sizeof(int);
    void * superman = malloc(object_size);
    memcpy(superman, (__bridge void *)normal_man, object_size);

    [(__bridge Person *)superman setName:@"Superman"];
    [(__bridge Person *)superman setAge:20];

    /**
     *  @brief  为了演示方便加的while
     */
    while (1) {
        NSLog(@"Normal:   %p %@",normal_man, [normal_man name]);
        NSLog(@"Superman: %p %@",superman, [(__bridge Person *)superman name]);
        sleep(2);
    }

那么为了模拟实际情况（即init方法被Hook，拿到了normal_man的地址），我们直接在NSLog里输出。

使用Cycript攻击的实际效果如图3、图4：

通过Hook init方法，拿到了normal_man的地址0x7fbffbe06b00。

图3
图3

在Cycript中使用choose，只能看见两个字符串。现在直接调用[#0x7fbffbe06b00 setName:@"Cracker"];更改name属性。

图4
图4

可以看到normal_man的name的确被更改了。而我们memcpy的superman表示无压力。

那么superman的地址也被找到了的话，怎么办呢？如图5

图5
图5

P.S 事实上，它也的确被找到了，cycript会检索所有malloc的内存，图4、图5里，choose执行后的两句NSString就是证明，只不过因为我们重载了description方法，才没有直接看到地址。

  • 自己的内存块

那么我们把这个normal_man复制到自己的一个内存区块如何呢？正好借用之前写的MemoryRegion。试试看吧！

代码片段：（其余部分与上面的相同）

    ssize_t object_size = sizeof(Person *) + sizeof(NSString *) + sizeof(int);
    MemoryRegion mmgr = MemoryRegion(1024);
    void * superman = mmgr.malloc(object_size);
    memcpy(superman, (__bridge void *)normal_man, object_size);

实际效果(图6)：

图6
图6

可以看到，现在choose找不到处于MemoryRegion中的superman。

不过就算找不到，Cracker还可以Hook这个类的setter和getter呀！我们又要如何应对呢？

  • 虚伪的setter/getter

让我们把setter和getter改成这个样子：

- (void)setName:(NSString *)name {
    _name = @"Naive";
}

- (void)setAge:(int)age {
    _age = INT32_MAX;
}

- (NSString *)name {
    return @"233";
}   

- (int)age {
    return INT32_MIN;
}

这样Cracker们通过setter方法就改不了了，也不能通过getter来获取，只能HookIvar了。当然我们也是，那么我们自己要怎么修改呢？添加两个C函数吧！

__attribute__((always_inline)) void setName(void * obj, NSString * newName) {
    void * ptr = (void *)((long)(long *)(obj) + sizeof(Person *));
    memcpy(ptr, (void*) &newName, sizeof(char) * newName.length);
}

__attribute__((always_inline)) void setAge(void * obj, int newAge) {
    void * ptr = (void *)((long)(long *)obj + sizeof(Person *) + sizeof(NSString *));
    memcpy(ptr, &newAge, sizeof(int));
}

在修改的时候使用：

setName(superman, @"Superman");
setAge (superman, 20);

在获取的时候：

NSLog(@"This person is named %@, aged %d", *((CFStringRef *)(void*)((long)(long *)(superman) + sizeof(Person *))), *((int *)((long)(long *)superman + sizeof(Person *) + sizeof(NSString *))));
  • 加密内存区块

在我们把Person类改成上面那个样子之后，已经能阻止大部分只用cycript就想调戏我们的App的人了。
然而，如果Cracker们搜索内存的话，还是有可能找到一些数据的，比如这里superman的年龄，

superman的内存地址是0x102800f00，_age在(0x102800f00 + sizeof(Person *) + sizeof(NSString *))，也就是0x102800f10，如图7。

图7
图7

那么我们不用的时候加密这块内存，用的时候再解密，演示用的加密、解密函数如下，

__attribute__((always_inline)) void encryptSuperman(void ** data_ptr, ssize_t length) {
    char * data = (char *) * data_ptr;
    for (ssize_t i = 0; i < length; i++) {
        data[i] ^= [data deleted] - i;
    }
}

__attribute__((always_inline)) void decryptSuperman(void ** data_ptr, ssize_t length) {
    char * data = (char *) * data_ptr;
    for (ssize_t i = 0; i < length; i++) {
        data[i] ^= [data deleted] - i;
    }
}

使用代码：

    Person * normal_man = [[Person alloc] initWithName:@"Nobody" age:0];

    ssize_t object_size = sizeof(Person *) + sizeof(NSString *) + sizeof(int);
    MemoryRegion mmgr = MemoryRegion(1024);
    void * superman = mmgr.malloc(object_size);
    memcpy(superman, (__bridge void *)normal_man, object_size);

    setName(superman, @"Superman");
    setAge (superman, 20);
    encryptSuperman(&superman, object_size);

    /**
     *  @brief  为了演示方便加的while
     */
    while (1) {
        NSLog(@"Normal:   %p %@",normal_man,[normal_man name]);
        NSLog(@"Superman: %p",superman);

        decryptSuperman(&superman, object_size);
        NSLog(@"This person is named %@, aged %d",*((CFStringRef *)(void*)((long)(long *)(superman) + sizeof(Person *))), *((int *)((long)(long *)superman + sizeof(Person *) + sizeof(NSString *))));
        encryptSuperman(&superman, object_size);
        sleep(5);
    }

现在再来看看内存里的数据(图8)：

图8
图8

嗯，似乎是没问题了呢~

完整示例代码，#/HookMeIfYouCan

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