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アプリをエミュレートするアプリの登場とその危険性 / How multi-account app works
- 1. #DroidKaigi_room5 アプリをエミュレートするアプリの登場と その危険性 2018/02/09 DroidKaigi 2018 エムスリー株式会社 星川貴樹 (@oboenikui)
- 2. #DroidKaigi_room5 # 自己紹介 ## 名前 星川貴樹 Takaki Hoshikawa ## ニックネーム @oboenikui ## 会社 エムスリー株式会社（新卒１年目） 主にAndroidアプリ担当 ## 趣味・最近気になってること 野球観戦、CTF、minifyされたJSから隠し機能を見つけること 講演中に「OK Google」言ったらテロ起こせる説
- 3. #DroidKaigi_room5 # 本日の内容 - アプリを「エミュレートする」アプリとは - マルチアカウントアプリの仕組み - マルチアカウントアプリは安全？危険？ ※ マルチアカウントアプリ ≒ アプリをエミュレートするアプリ
- 4. #DroidKaigi_room5 # アプリを「エミュレートする」アプリとは - 一般には「マルチアカウントアプリ」として知られる - LINEやソシャゲなど、マルチアカウントの仕組みを持た ないアプリの別アカウントを作れることがウリ - 2016年ごろから急増 マルチアカウントアプリの例 Parallel Space GO Multiple 2Accounts
- 5. #DroidKaigi_room5 # マルチアカウントアプリの種類 ## APKを改竄してインストールするタイプ - アプリケーションIDを変更して自己署名するタイプ - 一般に証明書のチェックで弾ける - App Clonerなどが有名 ## 別のアプリとしてインストールせずに動かすタイプ - 「マルチアカウントアプリ」の中で動かすタイプ - あたかも正常にインストールされたかのように動かされ るため、動かされる側のアプリには判定が少し厳しい - 今回はこちらの話
- 8. #DroidKaigi_room5 # 用語 - マルチアカウントアプリ上で動くアプリのこと ➔ ゲストアプリ - マルチアカウントアプリのこと ➔ ホストアプリ
- 9. #DroidKaigi_room5 # 関連するものの本日深くは解説しないこと - Androidのシステムがどう動いているか - 普通のアプリがどうやって動いているか - APKファイルの構造 - Linuxの超基礎知識
- 11. #DroidKaigi_room5 # VirtualAppの紹介 - GitHub上でソースが公開されているマルチアカウントア プリ - VirtualAppは商用アプリのため、勝手にソースを組み 込むことを禁止している https://github.com/asLody/VirtualApp/
- 14. #DroidKaigi_room5 # AndroidManifest.xmlから挙動を読み解く ## AndroidManifestから読み解けること - パーミッションは考えうる全てのものをVirtualApp側 に記載 - システムの欠陥を突いて……とかではない - StubActivityは各アプリを動かしている……？
- 15. #DroidKaigi_room5 # AndroidManifest.xmlから挙動を読み解く ## AndroidManifestから読み解けること - パーミッションは考えうる全てのものをVirtualApp側 に記載 - システムの欠陥を突いて……とかではない - StubActivityは各アプリを動かしている……？ ↑ ※違います！！ (後で解説)
- 16. #DroidKaigi_room5 # ざっくりとした起動までの流れ 0. 動かしたいアプリのAPKファイルを読み込みインストール 1. ゲストアプリプロセスの起動 2. Activityを起動
- 17. #DroidKaigi_room5 # ざっくりとした起動までの流れ 0. 動かしたいアプリのAPKファイルを読み込みインストール 1. ゲストアプリプロセスの起動 2. Activityを起動
- 18. #DroidKaigi_room5 # アプリのインストール処理 - android.content.pm.PackageParser※ を使ってパッ ケージ情報を取得 - /data/data/io.virtualapp/virtual/data以下 に、各アプリのデータ領域にあたるディレクトリなどを 作成 - APKファイルからlib/**/*.soなどをコピー
- 19. #DroidKaigi_room5 # PackageParserについて - AndroidManifest.xmlをパースするクラス - JavaDocで@hide指定された隠蔽クラスのため、SDKに は含まれず通常使用ができない /** ... * @hide */ public class PackageParser { ...
- 20. #DroidKaigi_room5 # 隠蔽クラス/メソッドの使用 - @hide指定による隠蔽クラスやメソッドは、Javaのリフ レクションを用いるとアプリからもアクセス可能 - ただしAndroidバージョンごとに大幅に仕様変更がある ので通常使用すべきではない - 解説するメソッドの多くは隠蔽メソッドなのでその度に 言及は特にしない
- 21. #DroidKaigi_room5 # リフレクションとは - privateメソッドを実行する - privateなメンバ変数を取得・書換する - クラス名文字列から対応するクラスのインスタンスを生 成する（コンストラクタに引数を渡す場合） - メソッド実行前後に処理を挟む、実行結果を変える （Proxy） などが可能なJavaの機能（いわゆる黒魔術）
- 22. #DroidKaigi_room5 # privateメンバ変数の取得 Field f = activity.getClass() .getDeclaredField("mMainThread"); f.setAccessible(true); ActivityThread mainThread = (ActivityThread) f.get(activity);
- 23. #DroidKaigi_room5 # 名前からインスタンス生成 (LayoutInflaterの処理) Class<? extends View> clazz = context.getClassLoader() .loadClass(name) .asSubclass(View.class); Constructor<? extends View> constructor = clazz.getConstructor(constructorSignature); constructor.setAccessible(true); View view = constructor.newInstance(args);
- 24. #DroidKaigi_room5 # Proxyの例 Map proxyInstance = (Map) Proxy.newProxyInstance( SomeTest.class.getClassLoader(), new Class[] { Map.class }, (proxy, method, args) -> { if (method.getName().equals("get")) return 42; throw new UnsupportOperationException(); }); proxyInstance.get(); // 42 proxyInstance.put(1, 1); // error
- 25. #DroidKaigi_room5 # インストール後のdataディレクトリ /data/data/io.virtualapp/virtual/data内 - app/[application id]/ ∗ 各アプリのネイティブバイナリ・パッケージ キャッシュを保存 - user/0/[application id] ∗ データディレクトリ (/data/data/[application id]) に相当
- 26. #DroidKaigi_room5 # ざっくりとした起動までの流れ 0. 動かしたいアプリのAPKファイルを読み込みインストール 1. ゲストアプリプロセスの起動 2. Activityを起動
- 27. #DroidKaigi_room5 # プロセスの状態 ホストアプリプロセス Managerプロセス ゲストアプリプロセス (ContentProvider) Activity起動要求 ゲスト起動処理 プロセス起動 VMのロード & JNIをフック ActivityThread改竄 (Application作成)
- 28. #DroidKaigi_room5 # プロセスの状態 ホストアプリプロセス Managerプロセス ゲストアプリプロセス (ContentProvider) Activity起動要求 ゲスト起動処理 プロセス起動 VMのロード & JNIをフック ActivityThread改竄 (Application作成)
- 29. #DroidKaigi_room5 # ContentProviderとは コンテンツ プロバイダは、データの中央リポジトリへのア クセスを管理します。(中略) これは、プロバイダと他のアプリケーションとの間のイン ターフェースになります。 https://developer.android.com/guide/topics/pr oviders/content-provider-creating.html?hl=ja - ContentUrisという仕組みでSQLiteのデータをやりと りしたりする - ContentProviderを含むプロセスはkillされにくい！
- 30. #DroidKaigi_room5 # StubContentProviderの起動 - ContentProviderは別プロセスで動かせるため、この プロセスをアプリプロセスに見立てて動かす - ランタイムのセットアップに関する処理は StubContentProvider上で行う - ゲストアプリごとに別プロセスの StubContentProviderを起動する
- 31. #DroidKaigi_room5 # プロセスの状態 ホストアプリプロセス Managerプロセス ゲストアプリプロセス (ContentProvider) Activity起動要求 ゲスト起動処理 プロセス起動 VMのロード & JNIをフック ActivityThread改竄 (Application作成)
- 32. #DroidKaigi_room5 # ART/DalvikVMをロードする - ネイティブ側でlibart.soもしくはlibdvm.soをロード (dlopen)する - dlopenにもパスを変更する処理が追加されている - JNIのフックについては後述
- 33. #DroidKaigi_room5 # ART/DalvikVMをロードする (補足) - システムプロパティに persist.sys.dalvik.vm.lib.2が存在 → 通常はlibart.soのパスがセットされている persist.sys.dalvik.vm.libが存在 → 通常はlibdvm.soのパスがセットされている
- 34. #DroidKaigi_room5 # プロセスの状態 ホストアプリプロセス Managerプロセス ゲストアプリプロセス (ContentProvider) Activity起動要求 ゲスト起動処理 プロセス起動 VMのロード & JNIをフック ActivityThread改竄 (Application作成)
- 35. #DroidKaigi_room5 # ActivityThreadの略説 - アプリケーションを動かしてる一番重要な部分 - public static void main(String[] args)があるところ - ブレークポイントを貼るとコールスタックの初めの方に出てくる やつ - Looperが回ってるところ - HというHandlerを継承したクラスがあり、そこでライフ サイクルイベントやActivity起動などを処理している - 詳しくはAndroidを支える技術〈Ⅱ〉の5章を読んでね！
- 36. #DroidKaigi_room5 # ActivityThreadの改竄 - ContentProviderの生成と同時にActivityThreadも 生成される - ゲストアプリを動かす際、ActivityThread内で持つ情 報をゲストのものに改竄する必要があるので改竄を行う - Proxyを使ったメソッドの処理改竄などもここで行う
- 37. #DroidKaigi_room5 # ActivityThreadの改竄 ## ActivityThread#mBoundApplication(AppBindData)の改竄 - ActivityThreadから取得し、情報を改竄 - appInfo, providers → PackageParserで取得 - processName → パッケージ名 - instrumentationName → パッケージ名などから生成
- 38. #DroidKaigi_room5 # ActivityThreadの改竄 ## AppBindData#info (LoadedApk) の生成 - Context#createPackageContext(packageName)を 用いて、対象のアプリのContextを取得 - ContextImpl#mPackageInfo (LoadedApk) を取得
- 39. #DroidKaigi_room5 # ActivityThreadの改竄 ## Applicationの生成 - 生成したLoadedApkのインスタンスを用いて LoadedApk#makeApplication()を実行し生成 - ActivityThread#mInitialApplicationに作成した Applicationをセット - 生成後ライフサイクル処理を走らせる
- 40. #DroidKaigi_room5 # ざっくりとした起動までの流れ 0. 動かしたいアプリのAPKファイルを読み込みインストール 1. ゲストアプリプロセスの起動 2. Activityを起動
- 43. #DroidKaigi_room5 # Activityの起動 - ManagerプロセスからstartActivity(intent)で StubActivityを起動しようとする - StubActivityとStubContentProviderは同じプロセスで動 くようAndroidManifestで定義されている - Androidの機能でゲストプロセス側にIntentが飛ぶ
- 44. #DroidKaigi_room5 # プロセスの状態 ホストアプリプロセス Managerプロセス ゲストアプリプロセス (ContentProvider) Activity起動要求 ゲスト起動処理 プロセス起動 Context# startActivity Intent差し替え Intentから Activityを生成 Intent Target: io.virtualapp/.StubActivity Extra: Intent(x.guest/.MainActivity)
- 46. #DroidKaigi_room5 # ActivityThreadの略説 - アプリケーションを動かしてる一番重要な部分 - public static void main(String[] args)があるところ - ブレークポイントを貼るとコールスタックの初めの方に出てくる やつ - Looperが回ってるところ - HというHandlerを継承したクラスがあり、そこでライフ サイクルイベントやActivity起動などを処理している - 詳しくはAndroidを支える技術〈Ⅱ〉の5章を読んでね！
- 47. #DroidKaigi_room5 # Activityの起動 - ゲストアプリプロセスでIntentを受信後、 H#dispatchMessage(msg)が呼ばれる - 通常は受信したIntentからActivity生成処理が走る
- 48. #DroidKaigi_room5 # Handlerクラスの実装 public void dispatchMessage(Message msg) { if (msg.callback != null) { handleCallback(msg); } else { if (mCallback != null && mCallback.handleMessage(msg)) { return; } handleMessage(msg); } }
- 49. #DroidKaigi_room5 # Handlerクラスの実装 public void dispatchMessage(Message msg) { if (msg.callback != null) { handleCallback(msg); } else { if (mCallback != null && mCallback.handleMessage(msg)) { return; } handleMessage(msg); } } mCallbackがセットされていて、 実行の結果trueが返ってきたら終了
- 50. #DroidKaigi_room5 # Handlerクラスの実装 public void dispatchMessage(Message msg) { if (msg.callback != null) { handleCallback(msg); } else { if (mCallback != null && mCallback.handleMessage(msg)) { return; } handleMessage(msg); } } Handlerのコンストラクタに渡す コールバックで、Hではnull Hでは通常ここの処理でActivity生成
- 51. #DroidKaigi_room5 # プロセスの状態 ホストアプリプロセス Managerプロセス ゲストアプリプロセス (ContentProvider) Activity起動要求 ゲスト起動処理 プロセス起動 VMのロード & JNIをフック ActivityThread改竄 (Application作成) ゲストプロセスの ActivityThread#mH#mCallbackに 処理を追加 Context# startActivity …
- 52. #DroidKaigi_room5 # Activityの起動 - ゲストアプリプロセスでIntentを受信後、 H#dispatchMessage(msg)が呼ばれる - この中で通常は受信したIntentからActivity生成処理が走る - H#mCallbackにセットした処理により、Intentの宛先 がゲストアプリの起動したいActivityに置き換わる - このIntentを基にActivityを生成し起動する
- 53. #DroidKaigi_room5 # プロセスの状態 ホストアプリプロセス Managerプロセス ゲストアプリプロセス (ContentProvider) Activity起動要求 ゲスト起動処理 プロセス起動 Context# startActivity Intent差し替え Intentから Activityを生成 Intent Target: io.virtualapp/.StubActivity Extra: Intent(x.guest/.MainActivity)
- 54. #DroidKaigi_room5 # プロセスの状態 ホストアプリプロセス Managerプロセス ゲストアプリプロセス (ContentProvider) Activity起動要求 ゲスト起動処理 プロセス起動 Context# startActivity Intent差し替え Intentから Activityを生成Intent Target: x.guest/.MainActivity
- 56. #DroidKaigi_room5 # 別アプリから起動する場合 別アプリ ゲストアプリプロセス (ContentProvider) startActivity ContentProvider 起動 mCallbackで Intent差し替え Intentから Activityを生成 StubActivity起動 Intent Target: io.virtualapp/.StubActivity Extra: Intent(x.guest/.MainActivity)
- 57. #DroidKaigi_room5 # AndroidManifest.xmlの答え合わせ StubActivity (100個) StubContentProvider (50個) Activityの起動を仲介する ダミーのActivityたち ゲストアプリの プロセスになる奴ら
- 58. #DroidKaigi_room5 # 補足：メソッドのフック ## なぜ必要？ - Intentの処理やCameraのインストールなどがパッケー ジ名に依存している - PackageCacheのパスを変えないとPermission Deniedになる - Binder#getCallingUid()の返すUidを偽装 - その他パッケージ改竄検出をすり抜けるため
- 59. #DroidKaigi_room5 # Javaのリフレクション (Proxy) で改竄する処理 - startActivityなどIntent処理 - 改ざんしないと本物が起動してしまうため - バックアップなど多くのメソッドの挙動を削除 - 動作しては困るものは削除してしまう - オーディオ周りなどの挙動をホストの処理に置き換え - ネイティブ周りなどの関係でそのままでは動かないので などなど
- 60. #DroidKaigi_room5 # JNIのメソッドをフックして行うこと - UIDを偽装 - ゲストのdataディレクトリを偽装 - Cameraの初期化 - AudioRecordのパーミッションを取得 - PackageCacheに使うパスを変更 詳しくはスライド最後の付録で
- 62. #DroidKaigi_room5 # 広告をオーバーライドされるなどの問題 - 広告フレームワークの処理を変え、マルチアカウントア プリ作者に収益が入るようにすることも技術的には可能 - Parallel Space上のAdMobでは変更されていないことを確認 したが、他のアプリはどうかわからない - その他、Playストアでの課金をしたかのように振る舞わ せるなども可能と考えられる
- 63. #DroidKaigi_room5 # 過剰にパーミッションを与えてしまう危険性 - マルチアカウントアプリに非常に多くのパーミッション が使われているため、ゲストアプリにも同様のパーミッ ションを与えてしまう危険性がある - ゲストアプリに悪意がある場合、AndroidManifestで はパーミッションを指定せず、マルチアカウントアプリ 上で動く時のみパーミッションを用いる、などが可能 - そもそもマルチアカウントアプリ自体が大変危険なアプ リかもしれない
- 64. #DroidKaigi_room5 # アカウントデータ・パスワード漏洩の危険性 - マルチアカウントアプリに悪意がある場合、容易にパス ワード入力情報から内部のデータまで全て盗むことが可 能 - ゲストアプリが悪意のあるものの場合も、他のゲストア プリの保存データを取得可能 ↓ VirtualApp上の端末エミュレータアプリでLINEの情報を確認できた
- 65. #DroidKaigi_room5 # 応用すると…… - 知らぬ間にアプリが置き換わっていることがあるかも…… - いろいろ頑張ればユーザーが気付かないようにアプリをアンイン ストールさせることが可能 - 代わりに悪意のあるアプリケーション上で動かすショートカット を作っておけば、ユーザーは置き換わっていることに気付くのは 困難 ⇒ 対策した方がよいかも……
- 66. #DroidKaigi_room5 # マルチアカウントアプリの対策 - 単純な証明書のチェックはNG - マルチアカウントアプリ上では証明書を取得するメソッドも書き 換わっており、正しい証明書を得てしまう - パッケージ名やUIDのチェック等もNG - これも完全にホストのものに差し替えられると確認が困難
- 67. #DroidKaigi_room5 # 2018年現在最適なチェック方法！！ - psコマンドで確認（一部省略） $ ps USER PID NAME u0_a51 8561 ps u0_a51 29616 com.lbe.parallel.intl:mdserver u0_a51 29699 parallel.monitor u0_a51 30703 jackpal.androidterm u0_a51 30889 /system/bin/sh 自分のアプリでは発生し得ないプロセスが同じユーザーとして実行され ていることをチェックできる
- 68. #DroidKaigi_room5 # 最後に（対策する前に） - マルチアカウントアプリが使われるアプリ ≒ ユーザーはアカウント切り替え機能を求めている ⇒ マルチアカウント機能の実装を検討すべきでは？ - 現在マルチアカウントアプリの紹介記事の中で危険性を 伝える記事はないので、正しく周知していくことが必要 - 必ずしも危険なものではないが、危険性は知るべき
- 70. #DroidKaigi_room5 # JNIの基礎知識 JNIからJavaのメソッドを呼ぶ機能がある // C++ jclass clazz = env->FindClass("SomeJavaClass"); jmethodID methodId = env->GetStaticMethodID(clazz, "javaMethod", "()V"); env->CallStaticVoidMethod(clazz, methodId);
- 71. #DroidKaigi_room5 # JNIの基礎知識 JNIからJavaのメソッドを呼ぶ機能がある // C++ jclass clazz = env->FindClass("SomeJavaClass"); jmethodID methodId = env->GetStaticMethodID(clazz, "javaMethod", "()V"); env->CallStaticVoidMethod(clazz, methodId);
- 72. #DroidKaigi_room5 # JNIのフック jmethodIDはMethod構造体のポインタ // C++ struct Method { ClassObject* clazz; // クラスを表す u4 accessFlags; // publicか、nativeか、などのフラグ … DalvikBridgeFunc nativeFunc; // ネイティブ関数のポインタ … };
- 73. #DroidKaigi_room5 # JNIのフック jmethodIDはMethod構造体のポインタ // C++ struct Method { ClassObject* clazz; // クラスを表す u4 accessFlags; // publicか、nativeか、などのフラグ … DalvikBridgeFunc nativeFunc; // ネイティブ関数のポインタ … }; これを書き換えればOK
- 74. #DroidKaigi_room5 # JNIのフック jmethodIDはMethod構造体のポインタ // C++ struct Method { ClassObject* clazz; // クラスを表す u4 accessFlags; // publicか、nativeか、などのフラグ … DalvikBridgeFunc nativeFunc; // ネイティブ関数のポインタ … }; 環境によって構造が異なる
- 75. #DroidKaigi_room5 # JNIのフック jmethodIDはMethod構造体のポインタ // C++ struct Method { ClassObject* clazz; // クラスを表す u4 accessFlags; // publicか、nativeか、などのフラグ … DalvikBridgeFunc nativeFunc; // ネイティブ関数のポインタ … }; 環境によって構造が異なる ここのオフセットを知 る必要あり
- 76. #DroidKaigi_room5 # JNIのフック ダミーのメソッドをJava, C++両側に定義 // Java static native void nativeMark(); // C++ void mark() {}
- 77. #DroidKaigi_room5 # JNIのフック ダミーメソッドのポインタに一致するオフセットを探索 // C++ size_t start = (size_t) env->GetStaticMethodID( clazz, "nativeMark", "()V"); size_t target = (size_t) mark; int offset = 0; while (true) { if (*((size_t *)(start + offset)) == target) break; offset += 4; }
- 78. #DroidKaigi_room5 # JNIのフック このオフセットを使って他のメソッドを置き換える // C++ size_t method = (size_t) someMethodId; void **nativeFuncPtr = (void **) (method + offset); *nativeFuncPtr = (void*) hookFunc;