【iOS应用安全】游戏安全之IPA破解原理及防御

        iOS应用安全游戏应用有一个很泛滥但被视为鸡肋的问题，即iOS IPA破解问题。因为国内大多数游戏靠内购和广告盈利，游戏安装包也只是在早期象征性的收费，之后就会免费，所以对iOS应用安全IPA从只能在购买者设备安装变成可免费到处安装并不关注。

        iOS应用安全破解软件的问题，其实不仅仅是iOS上，几乎所有平台上，无论是pc还是移动终端，都是顽疾。可能在中国这块神奇的国度，大家都习惯用盗版了，并不觉得这是个问题，个人是这么想，甚至某些盈利性质的公司也这么想，并且还有些平台网站把盗版软件当成噱头，义正言辞地去宣传用盗版是白富美，买正版是傻X。其实iOS应用安全破解软件的问题，既不起源于中国，现阶段也没有发扬光大到称霸的地位，目前属于老二，当然很有希望赶超。据统计，全球范围内，排名前五的破解app分享网站有以下几家：

        1. Apptrack代表软件：Crackulous，clutch 

        破解界的老大哥，出品了多款易用的破解软件，让人人都会破解，鼓励分享破解软件，破解app共享卡正以恐怖的速度扩充。

        2. AppCake代表软件：CrackNShare

       支持三种语言，中文、英文、德文，前景很可观

       3.KulApps 北美

       4. iDownloads 俄国

       5. iGUI 俄国

        以上消息，对于依靠安装包收费的iOS应用开发来说，无疑是噩耗，其实由不少人也在网上号召支持正版，要求知识产权保护的力度加强。这些愿望或许终有一天会实现，但从技术的角度来分析iOS应用安全问题的所在，给出有效的防御方案，无疑比愿望更快。

－－－－破解原理部分－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

         Appstore上的应用都采用了DRM（digital rights management）数字版权加密保护技术，直接的表现是A帐号购买的app，除A外的帐号无法使用，其实就是有了数字签名验证，而app的破解过程，实质也是去除数字签名的过程。去除过程包括两部分，如下所示：

         条件一，设备越狱，获得root权限，去除掉设备上的签名检查，允许没有合法签名的程序在设备上运行

        代表工具：AppSync（作者：Dissident ，Apptrack网站的核心人物）

      （iOS 3.0 出现，不同的iOS版本，原理都不一样）

         iOS 3.0后，MobileInstallation将可执行文件的签名校验委托给独立的二进制文件/usrlibexec/installd来处理,而AppSync 就是该执行文件的一个补丁，用来绕过签名校验。iOS应用安全

         iOS 4.0后，apple留了个后门（app给开发者预留的用于测试的沙盒环境），只要在/var/mobile/下建立tdmtanf目录，就可以绕过installd的签名校验，但该沙盒环境会造成没法进行IAP购买，无法在GameCenter查看游戏排名和加好友，特征是进入Game Center会出现SandBox字样。AppSync for iOS 4.0 +修复了这一问题。iOS应用安全

        iOS 5.0后，apple增加了新的安全机制来保护二进制文件，例如去掉二进制文件的符号表，给破解带来了难度。新版的AppSync for iOS 5.0+ 使用MobileSubstrate来hook libmis.dylib库的MISValidateSignatureAndCopyInfo函数来绕过签名验证

        条件二，解密mach－o可执行文件

        一般采用自购破解的方法，即先通过正常流程购买appstore 中的app，然后采用工具或手工的方式解密安装包中的mach－o可执行文件。

        之所以要先获得正常的IPA的原因是mach－O文件是有DRM数字签名的，是iOS应用安全加密过的，而解密的核心就是解密加密部分，而我们知道，当应用运行时，在内存中是处于解密状态的。所以首要步骤就是让应用先正常运行起来，而只有正常购买的应用才能达到这一目的，所以要先正常购买。

        购买后，接着就是破解了。随着iOS设备cpu 的不同（arm 6 还是arm 7），mach－o文件格式的不同（thin binary 还是fat binary），应用是否对破解有防御措施（检测是否越狱，检测应用文件系统的变化），破解步骤也有所不同，但核心步骤如下：

        第一步：获得cryptid，cryptoffset，cryptsize

        cryptid为加密状态，0表示未加密，1表示解密；

        cryptoffset未加密部分的偏移量，单位bytes

        cryptsize加密段的大小，单位bytes

        第二步：将cryptid修改为0

        第三步：gdb导出解密部分

        第四步：用第二步中的解密部分替换掉加密部分

        第五步：签名

        第六步：打包成IPA安装包

        整个IPA破解历史上，代表性的工具如下：

       代表工具：Crackulous（GUI工具）（来自Hackulous）

       crackulous最初版本由SaladFork编写，是基于DecryptApp shell脚本的，后来crackulous的源码泄露，SaladFork放弃维护，由Docmorelli接手，创建了基于Clutch工具的最近版本。iOS应用安全

        代表工具：Clutch（命令行工具）（来自Hackulous）

        由dissident编写，Clutch从发布到现在，是最快的破解工具。Clutch工具支持绕过ASLR（apple在iOS 4.3中加入ASLR机制）保护和支持Fat Binaries，基于icefire的icecrack工具，objective－c编写。

        代表工具：PoedCrackMod（命令行工具）（来自Hackulous）

        由Rastignac编写，基于poedCrack，是第一个支持破解fat binaries的工具。shell编写

        代表工具：CrackTM（命令行工具）（来自Hackulous）

        由MadHouse编写，最后版本为3.1.2，据说初版在破解速度上就快过poedCrack。shell编写

      （以下是bash脚本工具的发展历史（脚本名（作者）），虽然目前都已废弃，但都是目前好用的ipa 破解工具的基础。

        autop(Flox)——>xCrack(SaladFork)——>DecryptApp(uncon)——>Decrypt(FloydianSlip)——>poedCrack（poedgirl）——>CrackTM(MadHouse)

        代表工具：CrackNShare （GUI工具）（来自appcake）

        基于PoedCrackMod 和 CrackTM

        我们可以通过分析这些工具的行为，原理及产生的结果来启发iOS应用安全防御的方法。

        像AppSync这种去掉设备签名检查的问题还是留给apple公司来解决（属于iOS应用安全系统层的安全），对于app开发则需要重点关注，app是如何被解密的（属于iOS应用安全应用层的安全）。

        我们以PoedCrackMod和Clutch为例

        一、PoedCrackMod分析（v2.5）

        源码及详细的源码分析见：http://danqingdani.blog.163.com/blog/static/18609419520129261354800/

        通过分析源码，我们可以知道，整个破解过程，除去前期检测依赖工具是否存在（例如ldid，plutil，otool，gdb等），伪造特征文件，可以总结为以下几步：

        第一步. 将fat binary切分为armv6，armv7部分（采用swap header技巧）

        第二步：获得cryptid，cryptoffset，cryptsize

        第三步. 将armv6部分的cryptid修改为0，gdb导出对应的armv6解密部分（对经过swap header处理的Mach－O文件进行操作，使其在arm 7设备上，强制运行arm 6部分），替换掉armv6加密部分，签名

       第四步. 将armv7部分的cryptid修改为0，gdb导出对应的armv7解密部分（对原Mach－O文件进行操作)，替换掉armv7加密部分，签名

        第五步.合并解密过的armv6，armv7

        第六步.打包成ipa安装包

        注明：第三步和第四步是破解的关键，破解是否成功的关键在于导出的解密部分是否正确完整。

        由于binary fat格式的mach－o文件在arm 7设备上默认运行arm 7对应代码，当需要导出arm 6对应的解密部分时，要先经过swap header处理，使其在arm 7 设备上按arm 6运行。

        二、clutch分析

        对于最有效的clutch，由于只找到了clutch 1.0.1的源码（最新版本是1.2.4）。所以从ipa破解前后的区别来观察发生了什么。

使用BeyondCompare进行对比，发现有以下变动。

        1. 正版的iTunesMetadata.plist被移除

该文件用来记录app的基本信息，例如购买者的appleID，app购买时间、app支持的设备体系结构，app的版本、app标识符

        2.正版的SC_Info目录被移除

       SC_Info目录包含appname.sinf和appname.supp两个文件。

     （1）SINF为metadata文件

     （2）SUPP为解密可执行文件的密钥

       3.可执行文件发生的变动非常大,但最明显的事是cryptid的值发生了变化

leetekiMac-mini:xxx.app leedani$ otool -l appname | grep "cmd LC_ENCRYPTION_INFO" -A 4
          cmd LC_ENCRYPTION_INFO
      cmdsize 20
    cryptoff  8192
    cryptsize 6053888
    cryptid   0
--
          cmd LC_ENCRYPTION_INFO
      cmdsize 20
    cryptoff  8192
    cryptsize 5001216
    cryptid   0

        iTunesMetadata.plist 与 SC_Info目录的移除只是为了避免泄露正版购买者的一些基本信息，是否去除不影响ipa的正常安装运行。

－－－－破解防御部分－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

        在IPA防御方面，目前没有预防破解的好办法，但可以做事后检测，使得破解IPA无法正常运行以达到防御作用。

        而该如何做事后检测呢，最直接的检测方法是将破解前后文件系统的变化作为特征值来检测。

        通过分析PoedCrackMod源码，会发现根据破解前后文件时间戳的变化，或文件内容的变化为特征来判断是不可靠的，因为这些特征都可以伪造。如下所示，摘自于PoedCrackMod脚本

        1.Info.plist

        增加SignerIdentity,(目前主流的MinimumOSVersion版本为3.0，版本3.0之前的需要伪造SignerIdentity）

plutil -key ‘SignerIdentity‘ -value ‘Apple iPhone OS Application Signing‘ "$WorkDir/$AppName/Info.plist" 2>&1> /dev/null

        伪造Info.plist文件时间戳

touch -r "$AppPath/$AppName/Info.plist" "$WorkDir/$AppName/Info.plist"

        2.iTunesMetadata.plist 伪造iTunesMetadata.plist文件

plutil -xml "$WorkDir/iTunesMetadataSource.plist" 2>&1> /dev/nullecho -e "\t<key>appleId</key>" >> "$WorkDir/iTunesMetadata.plist" #伪造AppleIDecho -e "\t<string>[email protected]</string>" >> "$WorkDir/iTunesMetadata.plist"echo -e "\t<key>purchaseDate</key>" >> "$WorkDir/iTunesMetadata.plist" #伪造购买时间echo -e "\t<date>2010-08-08T08:08:08Z</date>" >> "$WorkDir/iTunesMetadata.plist"

       伪造iTunesMetadata.plist文件的时间戳

touch -r "$AppPath/$AppName/Info.plist" "$WorkDir/iTunesMetadata.plist"

        3.mach－O文件

        Lamerpatcher方法中，靠替换mach－O文件中用于检测的特征字符串来绕过检测（题外话：设备是否越狱也可以通过检测文件系统的变化来判断，上篇帖子有讲到：http://9534381.blog.51cto.com/9524381/1584924

/Library/MobileSubstrate/MobileSubstrate.dylibd)
            sed --in-place=.BCK \
                -e ‘s=/Cydia\.app=/Czdjb\.bpp=g‘ \
                -e ‘s=/private/var/lib/apt=/prjvbtf/vbr/ljb/bpt=g‘ \
                -e ‘s=/Applicat\d0\d0\d0ions/dele\d0\d0\d0teme\.txt=/Bppljcbt\d0\d0\d0jpns/dflf\d0\d0\d0tfmf\.txt=g‘ \
                -e ‘s=/Appl\d0\d0\d0ications/C\d0\d0ydi\d0a\.app=/Bppl\d0\d0\d0jcbtjpns/C\d0\d0zdj\d0b\.bpp=g‘ \
                -e ‘s=ations/Cy\d0\d0\d0/Applic\d0pp\d0\d0dia.a=btjpns/Cz\d0\d0\d0/Bppljc\d0pp\d0\d0djb.b=g‘ \
                -e ‘s=ate/va\d0\d0/priv\d0\d0\d0pt/\d0b/a\d0r/li=btf/vb\d0\d0/prjv\d0\d0\d0pt/\d0b/b\d0r/lj=g‘ \
                -e ‘s=pinchmedia\.com=pjnchmfdjb\.cpm=g‘ \
                -e ‘s=admob\.com=bdmpb\.cpm=g‘ \
                -e ‘s=doubleclick\.net=dpvblfcljck\.nft=g‘ \
                -e ‘s=googlesyndication\.com=gppglfszndjcbtjpn\.cpm=g‘ \
                -e ‘s=flurry\.com=flvrrz\.cpm=g‘ \
                -e ‘s=qwapi\.com=qwbpj\.cpm=g‘ \
                -e ‘s=mobclix\.com=mpbcljx\.cpm=g‘ \
                -e ‘s=http://ad\.=http://bd/=g‘ \
                -e ‘s=http://ads\.=http://bds/=g‘ \
                -e ‘s=http://ads2\.=http://bds2/=g‘ \
                -e ‘s=adwhirl\.com=bdwhjrl\.cpm=g‘ \
                -e ‘s=vdopia\.com=vdppjb\.cpm=g‘ \
                "$WorkDir/$AppName/$AppExecCur"

            #    "/Applications/Icy\.app"
            #    "/Applications/SBSettings\.app"
            #    "/Library/MobileSubstrate"
            #    "%si %sg %sn %se %sr %sI %sd %st %sy"
            #    "Sig nerId%@%@     ent ity "
            #    "Si  gne rIde    ntity"

        所以最可靠的方法是根据cryptid的值来确定，为0便是破解版。当检测出破解版本时注意，为了避免逆向去除检测函数，需要多处做检测。同时检测函数要做加密处理，例如函数名加密，并要在多处进行检测。

       而根据特征值来检测破解的方法也不是完全没用的，可以将特征值加密成无意义的字符串，最起码Lamerpatcher方法就无效了。同样，检测函数需要做加密处理，并要在多处进行检测。

        看了破解ipa的原理，你会发现，所有的工具和方法都必须运行在越狱机上，因此将安全问题托付给苹果，幻想他可以将iOS系统做得无法越狱，他提供的一切安全措施都能生效（例如安全沙箱，代码签名，加密，ASLR，non executable memory，stack smashing protection）。这是不可能的，漏洞挖掘大牛门也不吃吃素的，自己的应用还是由自己来守护http://t.cn/RzUn7DF