用 Qiling/Unicorn 框架来 dump il2cpp

新闻资讯 2023-06-07 18:00 91 0

Dump il2cpp 通常有两种方法，一种是用 Il2CppDumper 加载二进制文件直接dump. 另一种是用Zygisk-Il2CppDumper注入目标进程来dump il2cpp.接下来介绍一种我常用的方法。

原理

Unicorn 是一个CPU模拟框架，Qiling是基于Unicorn的一个系统模拟框架。通过Qiling我们可以模拟一个进程的执行环境，因此我们可以通过将目标进程的内存空间整个dump下载，然后用Qiling加载这个进程的内存映像，同时我们将dumper编译成payload,同样加载到模拟的内存空间里，最后通过直接运行payload来dump。

工具

mypower（https://bbs.kanxue.com/thread-277252.htm）一个内存扫描工具，这里主要主要用来dump进程的完整内存。
Qiling（https://qiling.io/）一个系统模拟框架。

准备

首先用 mypower 将目标进程dump下来。启动mypoewr后运行以下命令可得到进程的内存镜像。

attach -p pid
snapshot data

输出的两个文件分别是data.memory和data.json, 前者是内存的内容，后者是内存区域的描述信息。

接着准备Qiling框架的配置信息：dump.ql

[OS64]
load_address = 0x8FFF000000000000
stack_address = 0x8FFF800000000000
stack_size = 0x8000000
mmap_address = 0

根据 data.json 的信息，我们将payload加载到0x8FFF000000000000附近是安全的。

加载内存镜像

以下是将mypower工具dump下来的进程内存加载到qiling框架的脚本：

def load_memory(mu):
    idx = 0

    for region in memory_info["regions"]:
        file = region["file"]
        if file.startswith("/dev/kgsl") or region["prot"] == 0 or region["desc"].endswith("stack]"):
            continue
        if 'aidl' in file or 'hidl' in file or 'vndk' in file or 'android.hardware' in file \
                or file.endswith("dex") or file.endswith("jar") or file.endswith("apk") or file.endswith("art") \
                or file.endswith("oat") or 'dalvik' in file or 'dalvik' in region['desc'] or file.startswith('/vendor') or 'hardware' in file:
            continue

        size = region["end"] - region["begin"]
        mu.mem_map(region["begin"], size)

        memory_data.seek(region["saved_offset"], 0)
        mem = memory_data.read(region["saved_size"])
        mu.mem_write(region["begin"], mem)
        del mem

        print(f"Load {idx}/{len(memory_info['regions'])} {region['begin']:x}-{region['end']:x} {size} {region['file']} {region['desc']}")
        idx += 1
ql = Qiling(["dump.elf"],
    rootfs='./rootfs', 
    verbose=QL_VERBOSE.OFF, 
    profile='./dump.ql',
    ostype="Linux",
    archtype="ARM64")
load_memory(ql.uc)

这里涉及到的内容主要是Unicorn的API的使用。先将data.json解析出来根据信息读取data.memory，然后用Unicorn的mem_write写到虚拟机的内存空间中。这里的dump.elf是我们的dumper,源码来自https://github.com/Perfare/Il2CppDumper，这部分内容下一节介绍。

在运行任何代码前，我们还要准备运行环境，主要是准备一个合法的进程TLS区域，TCB线程控制信息，和线程栈：

END_ADDRESS = 0x55aa55aa55aa55aa
STACK_ADDRESS = 0x8FFF800000000000
STACK_SIZE = 0x8000000
TLS_ADDRESS = STACK_ADDRESS + 0x1000
TCB_ADDRESS = TLS_ADDRESS + 0x1000
BIONIC_TLS_ADDRESS = TCB_ADDRESS + 0x1000

# TLS
tls = struct.pack('<QQQQQQQQQ',
    BIONIC_TLS_ADDRESS, # BIONIC_TLS
    0, # DTV
    TCB_ADDRESS, # THREAD ID
    # 0x778ca4d508-16,
    0, # APP
    0, # OGL
    0, # OGL API
    0, # STACK GUARD
    0, # SANITIZER
    0, # ART THREAD TLS
)
ql.uc.mem_write(TLS_ADDRESS, tls)

class pthread_attr_t(ctypes.Structure):
    _fields_ = [
        ("flags", ctypes.c_uint32),
        ("stack_base", ctypes.c_void_p),
        ("stack_size", ctypes.c_size_t),
    ]

class pthread_internal_t(ctypes.Structure):
    _fields_ = [
        ("next", ctypes.c_void_p),
        ("prev", ctypes.c_void_p),
        ("tid", ctypes.c_int),
        ("cache_pid_and_vforked", ctypes.c_uint32),
        ("attr", pthread_attr_t),
    ]

thread_attr = pthread_attr_t(0, STACK_ADDRESS, STACK_SIZE)
thread = pthread_internal_t(0, 0, 0, 0, thread_attr)
ql.uc.mem_write(TCB_ADDRESS, bytes(thread))

ql.uc.reg_write(UC_ARM64_REG_TPIDR_EL0, TLS_ADDRESS + 8)

因为本文针对的是ARM64的安卓平台，因此这里提供的TCB TLS数据结构不适用别的平台架构，这点要注意。

最后一项工作是准备堆和payload所需要的一些参数。

因为我们是用模拟器来模拟执行，是没办法调用原系统的功能的，因此堆内存分配这部分功能是是无效的，我们要提供额外的堆：

HEAP_ADDRESS = STACK_ADDRESS + 0x8000

def malloc(*args):
    global HEAP_ADDRESS
    sz = ql.uc.reg_read(UC_ARM64_REG_X0)
    ql.uc.reg_write(UC_ARM64_REG_X0, HEAP_ADDRESS)
    HEAP_ADDRESS += (sz + 15) & ~15
    # print(f"[py] malloc {sz}")

def free(*args):
    pass

def calloc(*args):
    global HEAP_ADDRESS
    n = ql.uc.reg_read(UC_ARM64_REG_X0)
    sz = ql.uc.reg_read(UC_ARM64_REG_X1) * n
    ql.uc.reg_write(UC_ARM64_REG_X0, HEAP_ADDRESS)
    HEAP_ADDRESS += (sz + 15) & ~15
    # print(f"[py] calloc {sz}")

def realloc(*args):
    global HEAP_ADDRESS
    ptr = ql.uc.reg_read(UC_ARM64_REG_X0)
    sz = ql.uc.reg_read(UC_ARM64_REG_X1)
    # print(f"[py] realloc 0x{ptr:x} {sz}")
    if ptr != 0:
        if sz == 0:
            # free
            return
        data = ql.uc.mem_read(ptr, sz)
        ql.uc.mem_write(HEAP_ADDRESS, bytes(data))
    ql.uc.reg_write(UC_ARM64_REG_X0, HEAP_ADDRESS)
    HEAP_ADDRESS += (sz + 15) & ~15

MALLOC_ADDR, FREE_ADDR, CALLOC_ADDR, REALLOC_ADDR = libc.get_funcs(memory_info, memory_data, 'libc.so', ['malloc', 'free', 'calloc', 'realloc'])

IL2CPP_BASE_DATA, IL2CPP_BASE_ADDR, IL2CPP_BASE_END = libc.read_so(memory_info, memory_data, "libil2cpp.so")

print(f'malloc 0x{MALLOC_ADDR:x}')
print(f'free 0x{FREE_ADDR:x}')
print(f'calloc 0x{CALLOC_ADDR:x}')
print(f'dlsym 0x{DLSYM_ADDR:x}')

ql.uc.mem_write(MALLOC_ADDR, b'\xC0\x03\x5F\xD6') # ret
ql.uc.mem_write(FREE_ADDR, b'\xC0\x03\x5F\xD6') # ret
ql.uc.mem_write(CALLOC_ADDR, b'\xC0\x03\x5F\xD6') # ret
ql.uc.mem_write(REALLOC_ADDR, b'\xC0\x03\x5F\xD6') # ret

ql.uc.hook_add(UC_HOOK_CODE, malloc, None, MALLOC_ADDR, MALLOC_ADDR + 4)
ql.uc.hook_add(UC_HOOK_CODE, free, None, FREE_ADDR, FREE_ADDR + 4)
ql.uc.hook_add(UC_HOOK_CODE, calloc, None, CALLOC_ADDR, CALLOC_ADDR + 4)
ql.uc.hook_add(UC_HOOK_CODE, realloc, None, REALLOC_ADDR, REALLOC_ADDR + 4)

原理就是预留一段足够的内存，然后hook几个堆内存函数，将堆分配函数用python实现。这里给的例子是几个简单的只分配不释放的堆内存函数。

我们的dumper运行起来还需要dlsym来查找il2cpp导出的函数：

DLSYM_ADDR, = libc.get_funcs(memory_info, memory_data, 'libdl.so', ['dlsym'])
dlsym_code = ql.uc.mem_read(DLSYM_ADDR, 16 * 4)
# mov lr, x2 => mov x2, x2
ql.uc.mem_write(DLSYM_ADDR + dlsym_code.find(bytes.fromhex('E2 03 1E AA')), bytes.fromhex('e2 03 02 aa'))

为了绕过安卓的dll命名空间机制，我们还需要堆dlsym打一个补丁，使其能顺利找到il2cpp相关的函数。原理是安卓会通过调用dlsym的返回地址来决定从哪个命名空间查找符号，要将由LR提供的返回地址改为由第三个参数提供返回地址，我们的payload在调用dlsym的时候第三个参数会输入libil2cpp.so的地址，如此方能顺利获得il2cpp系列函数。

这些都做了就能启动虚拟机执行我们的payload了。

try:
    ql.run(end=END_ADDRESS)
except:
    pc = ql.uc.reg_read(UC_ARM64_REG_PC) - 8
    print(f"pc 0x{pc:x}")
    dis = ql.arch.disassembler
    code = ql.uc.mem_read(pc, 4 * 8)
    print(code.hex())
    for i in list(dis.disasm(code, pc)):
        print("0x%x:\t%s\t%s" %(i.address, i.mnemonic, i.op_str))
    raise

Payload

我们的payload主要是一个修改了的Il2CppDumper，主要修改的地方是使其接受打好补丁的dlsym和一个依赖较少的格式化字符串输出工具类。

#include "il2cpp-tabledefs.h"
#include "il2cpp-class.h"

#define DO_API(r, n, p) r (*n) p

#include "il2cpp-api-functions.h"

#undef DO_API

typedef void* (*dlsym_t)(void *handle, const char *symbol, const void* caller_addr);

void _uprint(int fd, const char* format, ...) {
    char buffer[4096];
    va_list args;
    va_start(args, format);
    auto n = vsnprintf(buffer, 4096, format, args);
    va_end(args);
    write(fd, buffer, n);
}

#define uprint(...) _uprint(2, __VA_ARGS__)

int dump_fd = 2;
uint64_t _il2cpp_base = 0;
dlsym_t _dlsym = 0;

void init_il2cpp_api() {
#define DO_API(r, n, p) {                      \
    n = (r (*) p)_dlsym(NULL, #n, (void*)_il2cpp_base); \
    if(!n) {                                   \
        uprint("api not found %s\n", #n);          \
    }                                          \
}

#include "il2cpp-api-functions.h"

#undef DO_API
}

struct Dump {
    const Dump& operator <<(const char* str) const {
        _uprint(dump_fd, "%s", str);
        return *this;
    }

    const Dump& operator <<(unsigned long val) const {
        _uprint(dump_fd, "%lu", val);
        return *this;
    }
    const Dump& operator <<(long val) const {
        _uprint(dump_fd, "%ld", val);
        return *this;
    }
};

const Dump dump{};

。。。

void dump_method(Il2CppClass *klass) {
    。。。
}

void dump_property(Il2CppClass *klass) {
    。。。
}

void dump_field(Il2CppClass *klass) {
    。。。
}

void dump_type(const Il2CppType *type) {
    。。。
}

extern "C"
int entry(dlsym_t dlsym, uintptr_t il2cpp_base)
{
    _dlsym = dlsym;
    _il2cpp_base = il2cpp_base;
    uprint("payload dlsym %p\n", dlsym);

    dump_fd = open("/dump.cs", O_RDWR | O_CREAT, 0777);

    。。。

    uprint("done...\n");
    return 0;
}