傳統(tǒng)App加固技術(shù)休里，前后經(jīng)歷了四代技術(shù)變更富腊，保護(hù)級別每一代都有所提升坏逢，但其固有的安全缺陷和兼容性問題始終未能得到解決。而下一代加固技術(shù)—虛機(jī)源碼保護(hù)赘被，適用代碼類型更廣泛是整，App保護(hù)級別更高，兼容性更強(qiáng)民假，堪稱未來級別的保護(hù)方案浮入。
（加固技術(shù)發(fā)展歷程）
第一代加固技術(shù)—?jiǎng)討B(tài)加載
第一代Android加固技術(shù)用于保護(hù)應(yīng)用的邏輯不被逆向與分析，最早普遍在惡意軟件中使用羊异，其主要基于Java虛擬機(jī)提供的動(dòng)態(tài)加載技術(shù)事秀。
其保護(hù)流程是：
開發(fā)階段中將程序切分成加載（Loader）與關(guān)鍵邏輯（Payload）兩部分，并分別打包野舶；
（開發(fā)階段）
運(yùn)行時(shí)加載部分（Loader）會(huì)先運(yùn)行易迹，釋放出關(guān)鍵邏輯（Payload），然后java的動(dòng)態(tài)加載技術(shù)進(jìn)行加載平道，并轉(zhuǎn)交控制權(quán)睹欲。
（啟動(dòng)流程）
（核心代碼）
備注（multidex組件的加固原理）：
Android的DEX文件在設(shè)計(jì)之初程序普遍較小，所以在DEX文件設(shè)計(jì)時(shí)一屋，只允許包含65535個(gè)函數(shù)引用窘疮。而隨著Android應(yīng)用的發(fā)展，大量的應(yīng)用的代碼已經(jīng)超過了65535的限制冀墨，為了解決這個(gè)問題闸衫，Android5.0之后原生支持加載多個(gè)dex，而為了對舊版本的兼容诽嘉，Android提供了multidex組件蔚出。該組件的實(shí)現(xiàn)原理與上面介紹的是一致的疫蔓。
缺陷與對抗
第一代加固技術(shù)的缺陷是依賴Java的動(dòng)態(tài)加載機(jī)制，而這個(gè)機(jī)制要求關(guān)鍵邏輯（Payload）部分必須解壓身冬，并且釋放到文件系統(tǒng)衅胀，這就給了攻擊機(jī)會(huì)去獲取對應(yīng)的文件。雖然可以通過關(guān)鍵邏輯（Payload）被加載后酥筝，被從文件系統(tǒng)刪除滚躯，用于防止被復(fù)制，但是攻擊者可以攔截對應(yīng)的刪除函數(shù)嘿歌，阻止刪除掸掏。
而關(guān)鍵邏輯（Payload）會(huì)被加密后保存，可用于對抗靜態(tài)分析宙帝，但是攻擊者可以通過自定義虛擬機(jī)丧凤，攔截動(dòng)態(tài)加載機(jī)制所使用的關(guān)鍵函數(shù)，在這個(gè)函數(shù)內(nèi)部步脓，復(fù)制文件系統(tǒng)中的關(guān)鍵邏輯（Payload）文件愿待。
第二代加固技術(shù)—不落地加載
相對第一代加固技術(shù)，第二代加固技術(shù)在APK修改方面已經(jīng)完善靴患，能做到對開發(fā)的零干擾仍侥。開發(fā)過程中不需要對應(yīng)用做特殊處理，只需要在最終發(fā)布前進(jìn)行保護(hù)即可鸳君。而為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)零干擾的流程农渊，Loader需要處理好Android的組件的生命周期。
主要流程：
1）Loader被系統(tǒng)加載或颊。
2）系統(tǒng)初始化Loader內(nèi)的StubApplication砸紊。
3）StubApplication解密并且加載原始的DEX文件（Payload）。
4）StubApplication從原始的DEX文件（Payload）中找到原始的Application對象囱挑，創(chuàng)建并初始化醉顽。
5）將系統(tǒng)內(nèi)所有對StubApplication對象的引用使用替換成原始Application，此步驟使用JAVA的反射機(jī)制實(shí)現(xiàn)看铆。6）由Android系統(tǒng)進(jìn)行其他組件的正常生命周期管理徽鼎。
（對開發(fā)零干擾的加固后啟動(dòng)流程）
另一方面，不落地加載技術(shù)是在第一代加固技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)弹惦，主要解決第一代技術(shù)中Payload必須釋放到文件系統(tǒng)（俗稱落地）的缺陷否淤，其主要的技術(shù)方案有兩種：
A．?dāng)r截系統(tǒng)IO相關(guān)的函數(shù)（如read、write）棠隐，在這些函數(shù)中提供透明加解密石抡。具體的流程是：
1）關(guān)鍵邏輯（Payload）以加密的方式存儲(chǔ)在APK中。
2）運(yùn)行時(shí)加載部分（Loader）將關(guān)鍵邏輯釋（Payload）放到文件系統(tǒng)助泽，此時(shí)關(guān)鍵邏輯（Payload）還處于加密狀態(tài)啰扛。
3）加載部分?jǐn)r截對應(yīng)的系統(tǒng)IO函數(shù)（read嚎京，write等）。
4）加載部分（Loader）正常調(diào)用Java動(dòng)態(tài)加載機(jī)制隐解。由于虛擬機(jī)的IO部分被攔截鞍帝，所以虛擬機(jī)讀取到已經(jīng)解密的關(guān)鍵邏輯（Payload）。
（透明加解密方案流程）
B．直接調(diào)用虛擬機(jī)提供的函數(shù)進(jìn)行不落地的加載煞茫，具體流程是：
1）關(guān)鍵邏輯（Payload）以加密的方式存儲(chǔ)在APK中帕涌。
2）運(yùn)行時(shí)加載部分（Loader）將關(guān)鍵邏輯釋（Payload）放到內(nèi)存。
3）加載部分調(diào)用虛擬機(jī)內(nèi)部接口進(jìn)行加載续徽。
（不落地加載流程）
關(guān)鍵的系統(tǒng)函數(shù)如下：
兼容性
方案A透明加密方案由于其需要攔截系統(tǒng)的IO函數(shù)蚓曼，這部分會(huì)使用inline hook或者got hook等技術(shù)，其會(huì)帶來一定的兼容性問題
方案B的不落地加載方案由于其調(diào)需要調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)部的接口钦扭，而這個(gè)接口并不導(dǎo)出纫版，各個(gè)廠商在實(shí)現(xiàn)時(shí)又有各自的自定義修改，導(dǎo)致該方案存在兼容性問題客情。
缺陷與對抗
第二代加固技術(shù)在應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)要處理大量的加解密加載操作其弊，會(huì)造成應(yīng)用長時(shí)間假死（黑屏），用戶體驗(yàn)差裹匙。
在加固技術(shù)實(shí)現(xiàn)上沒有本質(zhì)區(qū)別瑞凑，雖然能防止第一代加固技術(shù)文件必須落地被復(fù)制的缺陷末秃，但是也可以從以下方面進(jìn)行對抗：
例如內(nèi)存中的DEX文件頭會(huì)被清除概页，用于防止在dump文件中被找到；DEX文件結(jié)構(gòu)被破壞练慕，例如增加了一些錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)惰匙，提高恢復(fù)的成本。
但是Payload被加載之后铃将，在內(nèi)存中是連續(xù)的项鬼，利用gdb等調(diào)試工具dump內(nèi)存后可以直接找到Payload，進(jìn)行簡單的處理之后可以恢復(fù)出100%的Payload文件劲阎。
和第一代加固技術(shù)的對抗方法一樣绘盟，不落地加載也無法對抗自定義虛擬機(jī)。只需對上述的關(guān)鍵函數(shù)進(jìn)行攔截然后將對應(yīng)的內(nèi)存段寫出去悯仙，即可恢復(fù)Payload龄毡。注意，由于IO相關(guān)的函數(shù)被攔截锡垄，所以無法直接調(diào)用read/write等函數(shù)進(jìn)行直接的讀寫沦零，需要使用syscall函數(shù)進(jìn)行繞過。
雖然廠商會(huì)自己實(shí)現(xiàn)可能上述函數(shù)货岭，從而繞過上述函數(shù)的攔截路操。但是Android的類加載器必須能找到對于的結(jié)構(gòu)體才能正常執(zhí)行疾渴，攻擊者可以以類加載器做為起點(diǎn)，找到對應(yīng)的Payload在內(nèi)存中的位置屯仗。
第三代加固技術(shù)—指令抽離
由于第二代加固技術(shù)僅僅對文件級別進(jìn)行加密搞坝，其帶來的問題是內(nèi)存中的Payload是連續(xù)的，可以被攻擊者輕易獲取魁袜。第三代加固技術(shù)對這部分進(jìn)行了改進(jìn)瞄沙，將保護(hù)級別降到了函數(shù)級別。
主要的流程是：發(fā)布階段將原始DEX內(nèi)的函數(shù)內(nèi)容（Code Item）清除慌核，單獨(dú)移除到一個(gè)文件中距境。
（發(fā)布階段）
運(yùn)行階段將函數(shù)內(nèi)容重新恢復(fù)到對應(yīng)的函數(shù)體】遄浚恢復(fù)的時(shí)間點(diǎn)有幾個(gè)方式：
A.加載之后恢復(fù)函數(shù)內(nèi)容到DEX殼所在的內(nèi)存區(qū)域
（運(yùn)行階段）
B.加載之后將函數(shù)內(nèi)容恢復(fù)到虛擬機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)體上：虛擬機(jī)讀取DEX文件后內(nèi)部對每一個(gè)函數(shù)有一個(gè)結(jié)構(gòu)體垫桂，這個(gè)結(jié)構(gòu)體上有一個(gè)指針指向函數(shù)內(nèi)容（CodeItem），可以通過修改這個(gè)指針修改對應(yīng)的函數(shù)內(nèi)容粟按。
C.攔截虛擬機(jī)內(nèi)與查找執(zhí)行代碼相關(guān)的函數(shù)诬滩，返回函數(shù)內(nèi)容。
兼容性
指令抽離技術(shù)使用了大量的虛擬內(nèi)部結(jié)構(gòu)與未被文檔的特性灭将，再加上Android復(fù)雜的廠商定制疼鸟，帶來大量的兼容性問題。
缺陷與對抗
指令抽離技術(shù)的某些方案與虛擬機(jī)的JIT性能優(yōu)化沖突庙曙，無法達(dá)到最佳的運(yùn)行性能空镜。依舊使用了java虛擬機(jī)進(jìn)行函數(shù)內(nèi)容的執(zhí)行。攻擊者可以通過自定義Android虛擬機(jī)捌朴，在解釋器的代碼上做記錄一個(gè)函數(shù)的內(nèi)容（CodeItem）吴攒。接下來遍歷觸發(fā)所有函數(shù)，從而獲取到全部的函數(shù)內(nèi)容砂蔽。最終重新組裝成一個(gè)完整的DEX文件洼怔。目前已經(jīng)有自動(dòng)化工具可以指令抽離技術(shù)中脫殼。
（第三代加固DEX文件脫殼流程）
第四代加固技術(shù)—指令轉(zhuǎn)換/VMP
第三代加固技術(shù)在函數(shù)級別的保護(hù)左驾，使用Android虛擬機(jī)內(nèi)的解釋器執(zhí)行代碼镣隶，帶來可能被記錄的缺陷，第四代加固技術(shù)使用自己的解釋器來避免第三代的缺陷诡右。而自定義的解釋器無法對Android系統(tǒng)內(nèi)的其他函數(shù)進(jìn)行直接調(diào)用安岂，必須使用JAVA的JNI接口進(jìn)行調(diào)用。其主要實(shí)現(xiàn)由兩種：
A.DEX文件內(nèi)的函數(shù)被標(biāo)記為native稻爬，內(nèi)容被抽離并轉(zhuǎn)換成一個(gè)符合JNI要求的動(dòng)態(tài)庫嗜闻。 動(dòng)態(tài)庫內(nèi)通過JNI和Android系統(tǒng)進(jìn)行交互。
B.DEX文件內(nèi)的函數(shù)被標(biāo)記為native桅锄，內(nèi)容被抽離并轉(zhuǎn)換成自定義的指令格式琉雳，該格式使用自定義接收器執(zhí)行样眠，和A一樣需要使用JNI和Android系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)用。
兼容性
第四代VMP加固技術(shù)一般配合第三代加固技術(shù)使用翠肘，所以第三代的所有兼容性問題檐束，指令轉(zhuǎn)換/VMP加固也存在。
缺陷與對抗
不論使用指令轉(zhuǎn)換/VMP加固的A方案或者B方案束倍，其必須通過虛擬機(jī)提供的JNI接口與虛擬機(jī)進(jìn)行交互被丧，攻擊者可以直接將指令轉(zhuǎn)換/VMP加固方案當(dāng)作黑盒，通過自定義的JNI接口對象绪妹，對黑盒內(nèi)部進(jìn)行探測甥桂、記錄和分析，進(jìn)而得到完整DEX程序邮旷。
（第四代加固DEX文件恢復(fù)）
另外黄选，第四代VMP加固技術(shù)只實(shí)現(xiàn)Java代碼保護(hù)，沒有做到使用VMP技術(shù)來保護(hù)C/C++等代碼婶肩，安全保護(hù)能力有所欠缺办陷。
下一代加固技術(shù)—虛機(jī)源碼保護(hù)
跟第四代的VMP加固技術(shù)，虛機(jī)源碼保護(hù)加固是用虛機(jī)技術(shù)保護(hù)所有的代碼律歼，包括Java民镜，Kotlin，C/C++险毁，Objective-C制圈，Swift等多種代碼，具備極高的兼容性辱揭；使App得到更高安全級別的保護(hù)离唐，運(yùn)行更加穩(wěn)定。
虛機(jī)源碼保護(hù)為用戶提供一套完整的工具鏈问窃，首先把用戶待保護(hù)的核心代碼編譯成中間的二進(jìn)制文件，隨后生成獨(dú)特的虛機(jī)源碼保護(hù)執(zhí)行環(huán)境和只能在該環(huán)境下執(zhí)行的運(yùn)行程序完沪。
虛機(jī)源碼保護(hù)會(huì)在App內(nèi)部隔離出獨(dú)立的執(zhí)行環(huán)境域庇，該核心代碼的運(yùn)行程序在此獨(dú)立的執(zhí)行環(huán)境里運(yùn)行。即便App本身被破解覆积，這部分核心代碼仍然不可見听皿。
（虛機(jī)源碼保護(hù)加固流程）
生成的虛機(jī)源碼保護(hù)擁有獨(dú)特的可變指令集，極大的提高了指令跟蹤宽档、逆向分析的難度尉姨。同時(shí)，虛機(jī)源碼保護(hù)還提供了反調(diào)試能力和監(jiān)控能力吗冤。虛機(jī)源碼保護(hù)可以通過自身的探針感知到環(huán)境的變化又厉，實(shí)時(shí)探測到外界對本環(huán)境的調(diào)試九府、注入等非正常執(zhí)行流程變化，將調(diào)試動(dòng)作引入程序陷阱覆致，并發(fā)出警報(bào)侄旬，進(jìn)而進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，提高安全強(qiáng)度煌妈。
加固技術(shù)發(fā)展及其攻防對抗的更迭儡羔，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展不斷升級，我們深信邪不能勝正璧诵，而虛機(jī)源碼保護(hù)加固作為當(dāng)前領(lǐng)先的加固技術(shù)汰蜘，在未來很長一段時(shí)間，能夠?yàn)锳pp提供足夠強(qiáng)度的保護(hù)之宿，為企業(yè)和開發(fā)者的業(yè)務(wù)發(fā)展保駕護(hù)航鉴扫。
