CN103365699B - 基于apk的系统api和运行时字符串的提取方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的基于APK的系统API和运行时字符串提取方法及系统，通过对APK文件进行解包及对其中classes文件的反编译，分析classes文件中的smali文件，通过增加输出代码，实现自动提取调用系统API和运行时字符串信息的代码。本方法可以细粒度自动化的对APK文件进行处理，从而获取在程序当中调用的系统API方法，及运行时字符串等信息，为检测APK文件中是否存有恶意代码提供了有力并且更加深度的检测方式。同时减少人工分析的工作量，减少重复性工作，且提供的数据更加高效准确。
Description
技术领域
本发明涉及Android平台下的恶意代码自动化提取敏感信息技术，特别涉及一种基于APK的系统API和运行时字符串的提取方法及系统。
背景技术
伴随着Android系统的快速普及化，无论是社会关注度还是Android系统的用户量，都逐年增加起来，甚至呈现激增的态势。然而，Android系统增加的背后却存在巨大的隐患，基于Android系统的恶意代码也随之大量增加。为了应对日益增长的恶意软件，很多的安全分析人员，依旧是通过计算机端对APK（Android系统上的可执行文件压缩包）进行人工分析、校验，恶意代码的检测。目前现有工具对样本进行逆向操作，大都采用静态分析，即程序逻辑完全依靠分析人员的经验和精力来进行分析判断，这样的方法笨重，而且重复性工作过多，在时间和效率上都大打折扣。在不断分析的过程中也难免会出现遗漏和疏忽的地方。
发明内容
本发明提供一种基于APK的系统API和运行时字符串的提取方法及系统，实现了对Android平台下的APK文件中调用系统API和运行时产生字符串这两方面的重要信息进行自动化提取，极大加速分析的效率和准确率。
一种基于APK的系统API和运行时字符串的提取方法，包括：
a.对APK文件进行解压缩，获取classes.dex文件；
b.对classes.dex文件进行反汇编，得到至少一个扩展名为.smali的文件；
c.将每个smali文件映射到内存，并解析smali文件中的每个函数；
d.顺序读取函数中的代码指令，并判断当前代码指令是否为最后一条代码指令，如果是，则执行步骤h，否则执行步骤e；
e.判断当前代码指令是否为API调用入口点，如果是，则执行步骤g，否则执行步骤f；
f.判断当前代码指令是否为产生运行时字符串入口点，如果是，则确定产生运行时字符串的最终代码，并执行步骤g，否则返回步骤d；
g.在当前代码指令后添加输出代码，返回步骤d；
h.将全部smali文件生成带有输出指令的smali文件，并将所有带有输出指令的smali文件重新打包为classes.dex文件，并将新生成的classes.dex文件替代原classes.dex文件，重新签名打包生成新APK文件。
所述的方法中，所述的确定产生运行时字符串的最终指令为：
建立寄存器池，将可产生运行时字符串的寄存器存入寄存器池中，并监控全部寄存器池中寄存器所在函数体内的后续代码指令，如果代码指令改变寄存器的值，则所述条代码指令为产生运行时字符串的最终指令。
所述的方法中，在产生运行时字符串的最终指令并添加了输出代码之后，删除寄存器池中对应的寄存器，若到达函数体结束指令后，寄存器池中有未删除的寄存器，则直接在该寄存器后添加输出代码。
所述的方法中，所述smali文件中的代码指令为：以.method关键字开始，以.endmethod关键字结束的区间内的代码段。
一种基于APK的系统API和运行时字符串的提取系统，包括：
解压缩单元，对APK文件进行解压缩，获取classes.dex文件；
反汇编单元，用于对解压缩单元获取的classes.dex文件进行反汇编，得到至少一个扩展名为.smali的文件；
映射单元，用于将每个smali文件映射到内存，并逐条解析各smali文件中的代码指令；
判断单元，用于顺序读取代码指令，并判断当前代码指令是否为最后一条代码指令，如果是，则执行新文件生成，否则执行系统API调用入口点判断；
系统API调用入口点判断单元，用于判断当前代码指令是否为系统API调用入口点，如果是，则执行添加代码，否则执行产生运行时字符串入口点判断；
产生运行时字符串入口点判断单元，用于判断当前代码指令是否为运行时字符串入口点，如果是，则确定产生运行时字符串的最终代码，并执行添加代码，否则返回判断单元；
添加代码单元，在当前代码指令后添加输出代码；
新文件生成单元，用于生成带有输出指令的smali文件，并将所有带有输出指令的smali文件重新打包为classes.dex文件，并将新生成的classes.dex文件替代原classes.dex文件，重新签名打包生成新APK文件。
所述的系统中，所述的确定产生运行时字符串的最终指令为：
建立寄存器池，将可产生运行时字符串的寄存器存入寄存器池中，并监控全部寄存器池中寄存器所在函数体内的后续代码指令，如果代码指令改变寄存器的值，则所述条代码指令为产生运行时字符串的最终指令。
所述的系统中，在产生运行时字符串的最终指令并添加了输出代码之后，删除寄存器池中对应的寄存器，若到达函数体结束指令后，寄存器池中有未删除的寄存器，则直接在该寄存器后添加输出代码。
所述的系统中，所述smali文件中的代码指令为：以.method关键字开始，以.endmethod关键字结束的区间内的代码段。
通过本发明的方法，能够实现在计算机端自动化对APK文件进行处理，通过对APK当中的classes.dex进行修改，从而获取在程序当中调用系统API及产生运行时字符串等信息。
本发明提供的基于APK的系统API和运行时字符串的提取方法及系统，通过对APK文件进行解包及对其中classes文件的反编译，分析classes文件中的smali文件，通过增加输出代码，实现自动提取调用系统API和运行时字符串信息的代码。本方法可以细粒度自动化的对APK文件进行处理，从而获取在程序当中调用的系统API方法，及运行时字符串等信息，为检测APK文件中是否存有恶意代码提供了有力并且更加深度的检测方式。同时减少人工分析的工作量，减少重复性工作，且提供的数据更加高效准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于APK的系统API和运行时字符串的提取方法流程图；
图2为本发明基于APK的系统API和运行时字符串的提取系统结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明中技术方案作进一步详细的说明。
本发明提供一种基于APK的系统API和运行时字符串的提取方法及系统，实现了对Android平台下的APK文件中调用系统API和运行时产生字符串这两方面的重要信息进行自动化提取，极大加速分析的效率和准确率。
一种基于APK的系统API和运行时字符串的提取方法，如图1所示，包括：
S101：对APK文件进行解压缩，获取classes.dex文件；APK文件为标准的zip文件格式，因此，常用的解压缩方法既可以对APK文件进行拆包，获取后续所需要的classes.dex可执行代码文件；
S102：对classes.dex文件进行反汇编，得到至少一个扩展名为.smali的文件；
classes.dex文件是一个或者多个扩展名为.class文件进行整合、优化后形成的，但通过对classes.dex文件的逆向反汇编操做并不能得到对应的.class文件，而是汇编指令文件，即.smali文件，因此后续对smali文件进行分析；
S103：将每个smali文件映射到内存，并解析smali文件中的每个函数；
S104：顺序读取函数中的代码指令，并判断当前代码指令是否为最后一条代码指令，如果是，则执行S109，否则执行S105；
S105：判断当前代码指令是否为API调用入口点，如果是，则执行S108，否则执行S106；
判断是否是系统API调用入口点，主要是判断该指令是否可能是系统API的调用入口点。如果该指令是invoke-kind指令或invoke-kind/range指令，且methodname是系统API函数，则该指令为系统API调用的入口点；
S106：判断当前代码指令是否为产生运行时字符串入口点，如果是，则执行S107，否则返回S104；
S107：确定产生运行时字符串的最终代码；
S108：在当前代码指令后添加输出代码，返回S104；
S109：将全部smali文件生成带有输出指令的smali文件，并将所有带有输出指令的smali文件重新打包为classes.dex文件，并将新生成的classes.dex文件替代原classes.dex文件，重新签名打包生成新APK文件。
输出新的smali文件后会生成一个或多个smali文件，将这些新产生的smali文件重新生成classes.dex文件。利用新生成的classes.dex文件替代原classes.dex文件，其他文件不做增加和删除，在运行新的APK文件时输出需要的信息。为了在新APK运行时能够获取这些信息，可以在指定目录下生成一个log.txt文件，当运行新的APK文件时，需要输出的信息则都输出到leg.txt文件中。
所述的方法中，所述的确定产生运行时字符串的最终指令为：
建立寄存器池，将可产生运行时字符串的寄存器存入寄存器池中，并监控全部寄存器池中寄存器所在函数体内的后续代码指令，如果代码指令改变寄存器的值，则所述条代码指令为产生运行时字符串的最终指令。
产生运行时字符串入口点的判断，经分析发现监控在smali文件中创建string或stringbuilder的代码即可。
经过分析，在smali文件当中，能够产生运行时字符串的情况有很多种，但大多都会利用srting或stringbuilder作为媒介，因此仅监控创建上述代码的指令即可得到运行时字符串入口点。对于能够产生运行时字符串的指令列举如下：
Const-string指令，是创建一个静态字符串，形式如下：const-stringv，“string：。但是该静态串也存在可能产生动态串的可能性，例如，该对象调用string.equals()时，可实现静态串本身的解密行为。
new-instance指令，包括new-instancev,String和new-instancev,StringBuilder。其中，new-instancev,String指令不仅包含const-string指令情况，而且还支持多个串动态生成一个串的情况。对于new-instancev,StringBuilder，则是可以实现不断扩展，拼接字符串。
local指令，localVx，name：Ljava/lang/String或者localVx，name:Ljava/lang/StringBuilder。对于这两种情况，经过分析，最终可以归纳到new-instance上的两种情况。
其他指令包括new-array、filled-new-array、aget-object、sget-wide、sget-object等。
改变寄存器的值，例如moveVx,Vy指令即改变了Vx寄存器的值，那么在该条指令位置处就算是确定了最终产生的运行时字符串了。
所述的方法中，在产生运行时字符串的最终指令并添加了输出代码之后，删除寄存器池中对应的寄存器，若到达函数体结束指令后，寄存器池中有未删除的寄存器，则直接在该寄存器后添加输出代码。即当到达函数体结束位置时（“.endmethod”关键字处），如果在“寄存器池”当中还有未删除的寄存器，那么直接输出该寄存器的值即可。
所述的方法中，所述smali文件中的代码指令为：以.method关键字开始，以.endmethod关键字结束的区间内的代码段。
smali文件时一种文本文件，由于在smali文件当中并不全部都是指令代码，因此，定位到以.method关键字开头，以.endmethod关键字结尾之间，该区域为smali文件中的代码段。
一种基于APK的系统API和运行时字符串的提取系统，如图2所示，包括：
解压缩单元201，对APK文件进行解压缩，获取classes.dex文件；
反汇编单元202，用于对解压缩单元获取的classes.dex文件进行反汇编，得到至少一个扩展名为.smali的文件；
映射单元203，用于将每个smali文件映射到内存，并逐条解析各smali文件中的代码指令；
判断单元204，用于顺序读取代码指令，并判断当前代码指令是否为最后一条代码指令，如果是，则执行新文件生成，否则执行系统API调用入口点判断；
系统API调用入口点判断单元205，用于判断当前代码指令是否为系统API调用入口点，如果是，则执行添加代码，否则执行产生运行时字符串入口点判断；
产生运行时字符串入口点判断单元206，用于判断当前代码指令是否为运行时字符串入口点，如果是，则确定产生运行时字符串的最终代码，并执行添加代码；
添加代码单元207，在当前代码指令后添加输出代码；
新文件生成单元208，用于生成带有输出指令的smali文件，并将所有带有输出指令的smali文件重新打包为classes.dex文件，并将新生成的classes.dex文件替代原classes.dex文件，重新签名打包生成新APK文件。
所述的系统中，所述的确定产生运行时字符串的最终指令为：
建立寄存器池，将可产生运行时字符串的寄存器存入寄存器池中，并监控全部寄存器池中寄存器所在函数体内的后续代码指令，如果代码指令改变寄存器的值，则所述条代码指令为产生运行时字符串的最终指令。
所述的系统中，在产生运行时字符串的最终指令并添加了输出代码之后，删除寄存器池中对应的寄存器，若到达函数体结束指令后，寄存器池中有未删除的寄存器，则直接在该寄存器后添加输出代码。
所述的系统中，所述smali文件中的代码指令为：以.method关键字开始，以.endmethod关键字结束的区间内的代码段。
通过本发明的方法，能够实现在计算机端自动化对APK文件进行处理，通过对APK当中的classes.dex进行修改，从而获取在程序当中调用系统API及产生运行时字符串等信息。
本发明提供的基于APK的系统API和运行时字符串的自动化提取方法及系统，通过对APK文件进行解包及对其中classes文件的反编译，分析classes文件中的smali文件，通过增加输出代码，实现自动提取调用系统API和运行时字符串信息的代码。本方法可以细粒度自动化的对APK文件进行处理，从而获取在程序当中调用的系统API方法，及运行时字符串等信息，为检测APK文件中是否存有恶意代码提供了有力并且更加深度的检测方式。同时减少人工分析的工作量，减少重复性工作，且提供的数据更加高效准确。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。
Claims (8)
1.一种基于APK的系统API和运行时字符串的提取方法，其特征在于，包括：
a.对APK文件进行解压缩，获取classes.dex文件；
b.对classes.dex文件进行反汇编，得到至少一个扩展名为.smali的文件；
c.将每个smali文件映射到内存，并解析smali文件中的每个函数；
d.顺序读取函数中的代码指令，并判断当前代码指令是否为最后一条代码指令，如果是，则执行步骤h，否则执行步骤e；
e.判断当前代码指令是否为API调用入口点，如果是，则执行步骤g，否则执行步骤f；
f.判断当前代码指令是否为产生运行时字符串入口点，如果是，则确定产生运行时字符串的最终指令，并执行步骤g，否则返回步骤d；
g.在当前代码指令后添加输出代码，返回步骤d；
h.将全部smali文件生成带有输出指令的smali文件，并将所有带有输出指令的smali文件重新打包为classes.dex文件，并将新生成的classes.dex文件替代原classes.dex文件，重新签名打包生成新APK文件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的确定产生运行时字符串的最终指令为：
建立寄存器池，将可产生运行时字符串的寄存器存入寄存器池中，并监控全部寄存器池中寄存器所在函数体内的后续代码指令，如果代码指令改变寄存器的值，则所述条代码指令为产生运行时字符串的最终指令。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在产生运行时字符串的最终指令并添加了输出代码之后，删除寄存器池中对应的寄存器，若到达函数体结束指令后，寄存器池中有未删除的寄存器，则直接在该寄存器后添加输出代码。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述smali文件中的代码指令为：以.method关键字开始，以.endmethod关键字结束的区间内的代码段。
5.一种基于APK的系统API和运行时字符串的提取系统，其特征在于，包括：
解压缩单元，对APK文件进行解压缩，获取classes.dex文件；
反汇编单元，用于对解压缩单元获取的classes.dex文件进行反汇编，得到至少一个扩展名为.smali的文件；
映射单元，用于将每个smali文件映射到内存，并逐条解析各smali文件中的代码指令；
判断单元，用于顺序读取代码指令，并判断当前代码指令是否为最后一条代码指令，如果是，则执行新文件生成，否则执行系统API调用入口点判断；
系统API调用入口点判断单元，用于判断当前代码指令是否为系统API调用入口点，如果是，则执行添加代码，否则执行产生运行时字符串入口点判断；
产生运行时字符串入口点判断单元，用于判断当前代码指令是否为运行时字符串入口点，如果是，则确定产生运行时字符串的最终指令，并执行添加代码，否则返回判断单元；
添加代码单元，在当前代码指令后添加输出代码；
新文件生成单元，用于生成带有输出指令的smali文件，并将所有带有输出指令的smali文件重新打包为classes.dex文件，并将新生成的classes.dex文件替代原classes.dex文件，重新签名打包生成新APK文件。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述的确定产生运行时字符串的最终指令为：
建立寄存器池，将可产生运行时字符串的寄存器存入寄存器池中，并监控全部寄存器池中寄存器所在函数体内的后续代码指令，如果代码指令改变寄存器的值，则所述条代码指令为产生运行时字符串的最终指令。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，在产生运行时字符串的最终指令并添加了输出代码之后，删除寄存器池中对应的寄存器，若到达函数体结束指令后，寄存器池中有未删除的寄存器，则直接在该寄存器后添加输出代码。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述smali文件中的代码指令为：以.method关键字开始，以.endmethod关键字结束的区间内的代码段。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 100080 Beijing city Haidian District minzhuang Road No. 3, Tsinghua Science Park Building 1 Yuquan Huigu a Patentee after: Beijing ahtech network Safe Technology Ltd Address before: 100080 Haidian District City, Zhongguancun, the main street, No. 1 Hailong building, room 1415, room 14 Patentee before: Beijing Antiy Electronic Installation Co., Ltd. |
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Denomination of invention: System API and running character string extraction method and system based on APK Effective date of registration: 20170821 Granted publication date: 20160803 Pledgee: CITIC Bank Harbin branch Pledgor: Beijing ahtech network Safe Technology Ltd Registration number: 2017990000776 |
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Denomination of invention: System API and running character string extraction method and system based on APK Effective date of registration: 20180817 Granted publication date: 20160803 Pledgee: CITIC Bank Harbin branch Pledgor: Beijing ahtech network Safe Technology Ltd Registration number: 2018990000700 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20191021 Granted publication date: 20160803 Pledgee: CITIC Bank Harbin branch Pledgor: Beijing ahtech network Safe Technology Ltd Registration number: 2018990000700 |