自实现linker加固so
其实自实现linker加固so与之前研究windows平台的PE文件的加密壳原理很相似。主要就是自定义文件格式加密so，然后壳代码实现将加密的so文件加载，链接重定位并修正soinfo（三部曲）。
自定义文件格式
格式可以自己定义，只要在壳代码加载so时能够知道正确的格式就可以，下面是对标准的ELF文件格式的各部分数据进行简单的重组加密。
- 将原so文件的
Elf64_Ehdr文件头进行重新定义为Custom_Elf64_Ehdr并使用rc4加密保存在elf文件末尾，旧的Elf64Ehdr被置0。 - 将原so文件的
program header table进行rc4加密后保存在elf文件末尾，旧的program header table被置0。 - 将所有的
PT_LOAD段进行rc4加密保存，文件偏移不变。 - 在被置0后的原
Elf64_Ehdr文件头和program header table位置写入自定义的Custom_Elf64_File文件头，此结构用来保存加密后放置在文件末尾的Custom_Elf64_Ehdr和program header table的文件偏移和大小等信息。
加壳代码
加壳代码通过解析一个标准的so文件将其格式保存为上面自定义的文件格式。
int do_pack(const char *inputfile_buffer, size_t inputfile_size, char *outfile_buffer, size_t outfile_size)
{
if(NULL == inputfile_buffer || 0 == inputfile_size || NULL == outfile_buffer) return -1;
Elf64_Ehdr* elf64_header = inputfile_buffer;
//自定义的elf文件头（此结构在加密文件的开始，不进行加密）
Custom_Elf64_File my_elf64_file = {0};
my_elf64_file.elf_header_off = inputfile_size + elf64_header->e_phnum * elf64_header->e_phentsize;
my_elf64_file.elf_header_size = elf64_header->e_ehsize;
my_elf64_file.elf_program_header_table_num = elf64_header->e_phnum;
my_elf64_file.elf_program_header_table_off = inputfile_size;
my_elf64_file.elf_program_header_table_size = elf64_header->e_phnum * elf64_header->e_phentsize;
//将原elf文件头字段进行重排
Custom_Elf64_Ehdr my_elf64_header = {0};
my_elf64_header.e_ehsize = elf64_header->e_ehsize;
my_elf64_header.e_entry = elf64_header->e_entry;
my_elf64_header.e_flags = elf64_header->e_flags;
my_elf64_header.e_machine = elf64_header->e_machine;
my_elf64_header.e_shentsize = elf64_header->e_shentsize;
my_elf64_header.e_shnum = elf64_header->e_shnum;
my_elf64_header.e_shoff = elf64_header->e_shoff;
my_elf64_header.e_shstrndx = elf64_header->e_shstrndx;
my_elf64_header.e_phentsize = elf64_header->e_phentsize;
my_elf64_header.e_phnum = elf64_header->e_phnum;
my_elf64_header.e_phoff = my_elf64_file.elf_program_header_table_off;
strcpy(my_elf64_header.e_ident, ".csf");
//加密原elf文件头
RC4(&my_elf64_header, my_elf64_header.e_ehsize, rc4_key, strlen(rc4_key), outfile_buffer + my_elf64_file.elf_header_off);
//加密progrem table header
RC4(inputfile_buffer + elf64_header->e_phoff, elf64_header->e_phnum * elf64_header->e_phentsize, rc4_key, strlen(rc4_key), outfile_buffer + my_elf64_file.elf_program_header_table_off);
//加密所有的PT_LOAD区段
Elf64_Phdr *p = inputfile_buffer + elf64_header->e_phoff;
for(int i = 0; i < elf64_header->e_phnum; i++){
if(p->p_type == PT_LOAD){
RC4(inputfile_buffer + p->p_offset, p->p_filesz, rc4_key, strlen(rc4_key), outfile_buffer + p->p_offset);
}
p = (char*)p + sizeof(Elf64_Phdr);
}
//将原elf文件头抹去并替换为自定义elf文件头
memset(outfile_buffer, 0, sizeof(Elf64_Ehdr));
memcpy(outfile_buffer, &my_elf64_file, sizeof(Elf64_Ehdr));
return 0;
}
用ida查看加固后的so是肯定无法解析的，使用010editor看一下加固后的so，其数据全部都被加密了。
这里的加壳代码并没有将加固so和壳so合并为一个so，现在多数的自定义linker加固so是这么干的。
壳so（自定义linker）
壳so负责将加固后的so文件解密，解析并加载，然后链接重定位，最后将壳so自己的soinfo修正为加固so。
解密文件
//此结构在文件中不加密
typedef struct custom_elf64_file{
Elf64_Off elf_header_off;
Elf64_Half elf_header_size;
Elf64_Off elf_program_header_table_off;
Elf64_Half elf_program_header_table_num;
Elf64_Half elf_program_header_table_size;
}Custom_Elf64_File;
//对so进行解密
void unpack(char *elf_pack_data, Custom_Elf64_File my_elf64_file)
{
//对重排列后原elf头进行解密
RC4(reinterpret_cast<unsigned char *>(elf_pack_data + my_elf64_file.elf_header_off), my_elf64_file.elf_header_size,
reinterpret_cast<unsigned char *>(rc4_key), strlen(rc4_key),
reinterpret_cast<unsigned char *>(elf_pack_data + my_elf64_file.elf_header_off));
//对progrem table header进行解密
RC4(reinterpret_cast<unsigned char *>( elf_pack_data +
my_elf64_file.elf_program_header_table_off), my_elf64_file.elf_program_header_table_size,
reinterpret_cast<unsigned char *>(rc4_key), strlen(rc4_key),
reinterpret_cast<unsigned char *>( elf_pack_data +
my_elf64_file.elf_program_header_table_off));
//对各个PT_LOAD段进行解密
Elf64_Phdr *p = reinterpret_cast<Elf64_Phdr *>( elf_pack_data +
my_elf64_file.elf_program_header_table_off);
for(int i = 0; i < my_elf64_file.elf_program_header_table_num; i++){
if(p->p_type == PT_LOAD){
RC4(reinterpret_cast<unsigned char *>(elf_pack_data + p->p_offset), p->p_filesz,
reinterpret_cast<unsigned char *>(rc4_key), strlen(rc4_key),
reinterpret_cast<unsigned char *>(elf_pack_data + p->p_offset));
}
p = reinterpret_cast<Elf64_Phdr *>((char *) p + sizeof(Elf64_Phdr));
}
}
解析自定义格式的ELF文件并加载
- 获取自定义格式的ELF文件头部的
Custom_Elf64_File文件头，此文件头中保存了原始elf文件的文件头和program header table文件偏移和大小。 - 解析自定义格式的ELF文件并加载到内存中。
- 将program header table保存在其他地方供之后使用。
Custom_Elf64_File my_elf64_file = {0};
memcpy((void *)&my_elf64_file, new_so_file_data, sizeof(Custom_Elf64_File));
//加载elf文件
load LoadElf(fd, my_elf64_file,new_so_file_data);
if (!LoadElf.ReadElfHeader() ||
!LoadElf.ReadProgramHeader() ||
!LoadElf.ReserveAddressSpace() ||
!LoadElf.LoadSegments()) {
munmap(new_so_file_data, sb.st_size);
close(fd);
return false;
}
//将内存中的program header table放在其他地方
Elf64_Phdr *program_header_table = (Elf64_Phdr*)malloc( my_elf64_file.elf_program_header_table_size);
memcpy(program_header_table, (char*)new_so_file_data + my_elf64_file.elf_program_header_table_off, my_elf64_file.elf_program_header_table_size);
LoadElf.SetPHPtr(program_header_table);
获取壳so的soinfo
linker程序通过函数soinfo_from_handle利用handle从g_soinfo_handles_map表中获取到对应的soinfo，但是此函数并未导出，参考https://www.cnblogs.com/r0ysue/p/15331621.html调用ida反编译的代码。需要注意的是g_soinfo_handles_map 在不同的Android版本中偏移不同。
获取到壳so的soinfo后将其修正为加壳so。
prelink_image解析.dynamic
参考android源码的prelink_image函数，解析加固so的.dynamic节区信息并对soinfo进行修正。
对soinfo中其他信息进行修正
old_soinfo->size = LoadElf.load_size_;
old_soinfo->phnum = LoadElf.phdr_num_;
old_soinfo->phdr = LoadElf.loaded_phdr_;
//修改soinfo对应的文件信息
old_soinfo->st_dev_ = sb.st_dev;
old_soinfo->st_ino_ = sb.st_ino;
old_soinfo->file_offset_ = 0;
加载所有的依赖项
利用dlopen加载所有的依赖项
//加载所有的依赖库
for(int s=0;s<needed;s++) {
if(NULL == dlopen(old_soinfo->strtab_ + mynedd[s],RTLD_NOW)){
goto exend;
}
}
在加载完依赖项之后再修正壳soinfo的base和load_bias，原因是为了避免以为链接器命名空间产生的问题，具体问题分析参考 https://www.cnblogs.com/revercc/p/17097115.html
old_soinfo->base = LoadElf.load_start_;
old_soinfo->load_bias = LoadElf.load_bias_;
link_image链接重定位
调用phdr_table_unprotect_segments去除加固so各个段的保护属性后调用 link_image进行链接重定位，重定位完成之后再通过phdr_table_protect_segments恢复各个段的属性。
//去除各个段的保护
phdr_table_unprotect_segments(LoadElf.phdr_table_, LoadElf.phdr_num_, LoadElf.load_bias_));
//进行链接重定位
link_image(old_soinfo, &LoadElf, needed, mynedd);
//恢复各个段的属性
phdr_table_protect_segments(LoadElf.phdr_table_, LoadElf.phdr_num_, LoadElf.load_bias_));
link_image需要对.rel.plt节区中的 R_AARCH64_JUMP_SLOT重定位类型进行重定位，对.rel.dyn节区中的R_AARCH64_RELATIVE, R_AARCH64_ABS64, R_AARCH64_GLOB_DAT重定位类型进行重定位。同样可以参考android源码
脱壳
因为加固so被加载到内存中时其默认加载位置处的elf文件头和program header table都被抹去了。所以如果尝试dump整块内存，并利用映射基地址处的elf文件头去解析还原elf文件是无法实现的。（upx的脱壳方式）
要想脱壳就需要通过soinfo_list获取对应的soinfo，soinfo中保存了加载到内存中elf文件的program header table，基地址，映射大小等信息。通过soinfo中保存的elf文件内存信息去dump内存并进行修复，这种方式其实和pe文件利用LordPE寻找到映射文件基地址和重定位表并进行dump修复很相似。
