技术分享 | Frida 实现 Hook 功能的强大能力

本文节选自霍格沃兹测试学院内部教材

Frida 通过 C 语言将 QuickJS 注入到目标进程中，获取完整的内存操作权限，达到在程序运行时实时地插入额外代码和数据的目的。官方将调用代码封装为 python 库，当然你也可以直接通过其他的语言调用 Frida 中的 C 语言代码进行操作。

Frida安装和启动

电脑端 Frida 安装

• Frida 支持 python2 和 python3 版本，演示所使用的版本为 python3.8

pip install frida-tools

• 如果在安装中卡住，需要在 Frida 的 pypi 页面下载对应系统的 egg 文件，对应页面地址为：frida · PyPI ，并将该文件放置到个人文件夹路径下，例如 C:\Users\当前用户名 ，再重新使用命令安装。
• 安装完毕后可以通过命令frida --version 来查看安装的版本，确认是否安装成功。

手机端 Frida-server 安装

• 本次示例使用 Android App 作为目标程序，所以需要电脑端安装 SDK 环境，以便能够连接手机进行调试操作，还需在手机端准备一个 Frida-server，下载地址为：https://github.com/frida/frida/releases，下载匹配手机 CPU 架构和本地 Frida 版本的包。
• 下载之后解压文件，使用adb push 命令将文件推送到手机端，建议放置在/data/local/tmp 文件夹中，并修改该文件的权限为 755，以便之后进行启动。

确认环境运行正常

• 通过 Frida 提供的一些小工具，对 Frida 的安装运行环境做简单的确认。
• 首先准备一个 Android 模拟器或者真机，将上一步中提到的 Frida-server 推送到手机端中，在本示例中将放置在手机的/data/local/tmp 文件夹内，并将文件命名为frida-server 。
• 通过adb shell 命令连接手机，运行/data/local/tmp/frida-server & ，将 Frida-server 放在系统后台自动运行。
• 在本地电脑终端中运行frida-ps -U ，结果如下展示手机中的进程信息，说明环境已经准备完毕。

  PID  Name
-----  --------------------------------------------------

 1313  adbd

12621  android.process.acore

18037  android.process.media

14455  com.android.defcontainer

11656  com.android.deskclock

...

示例

目标应用介绍

• 因为 Hook 需要通过分析源码中的逻辑来实现，所以先展示一下目标应用的源码部分，方便分析其中的逻辑，找到 Hook 时要修改的方法和变量。
• 代码是简单的猜黑白游戏，通过按下黑或白按钮，与电脑结果进行对比，结果相同加 1 分，结果不同分数清零，当满 100 分时打出胜利提示语。具体代码如下：

package com.example.target_frida;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import android.annotation.SuppressLint;

import android.os.Bundle;

import android.view.View;

import android.widget.Button;

import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {

    TextView winCountView;

    TextView battleInfoTextView;

    int winCount = 0;

    @SuppressLint("SetTextI18n")

    @Override

    public void onClick(View view) {

        if (winCount > 100) {

            return;

        }

        if (view.getId() == R.id.tvButtonBlack) {

            if (!getCPUResult()) {

                winCount++;

                winCountView.setText(winCount + "");

                battleInfoTextView.setText("Right!");

            } else {

                winCount = 0;

                winCountView.setText(winCount + "");

                battleInfoTextView.setText("Wrong! Clean All!");

            }

        } else if (view.getId() == R.id.tvButtonWhite) {

            if (getCPUResult()) {

                winCount++;

                winCountView.setText(winCount + "");

                battleInfoTextView.setText("Right!");

            } else {

                winCount = 0;

                winCountView.setText(winCount + "");

                battleInfoTextView.setText("Wrong! Clean All!");

            }

        }

        if (winCount >= 100) {

            battleInfoTextView.setText("Win 100 times!!!");

        }

    }

    @SuppressLint("SetTextI18n")
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.activity_main);

        winCountView = findViewById(R.id.winCount);

        winCountView.setText(winCount + "");

        battleInfoTextView = findViewById(R.id.battleInfo);

        battleInfoTextView.setText("猜黑白！！！");

        Button buttonBlack = (Button) findViewById(R.id.tvButtonBlack);

        Button buttonWhite = (Button) findViewById(R.id.tvButtonWhite);

        buttonBlack.setOnClickListener(this);

        buttonWhite.setOnClickListener(this);

    }

    public boolean getCPUResult() {

        //true为白，false为黑

        return Math.random() > 0.5;

    }
}

Hook 需求分析

• 由于正常情况下，连赢 100 次的概率几乎为零，如果想要达到胜利条件，Hook 就是一个比较好的方式。
• 首先分析一下源码，想要达到连赢 100 次的情况，可以有两种解决办法：一种是通过修改用来记录连赢次数的变量winCount ，将连赢记录改成 99，这样只需要再赢一次就可以获得胜利；还有一种是通过修改getCPUResult 方法的返回值，让其固定返回一种可能性，这样只需要选择对应的颜色就可以连续获胜。接下来通过实现第一个方案，看看使用 Frida 如何达到想要的效果。

第一种实现：修改结果变量中保存的值

• 首先展示修改代码，然后再进行逐步讲解：

import time

import frida, sys

date_str = time.strftime('%m-%d %H:%M:%S')

def on_message(message, data):

    if message['type'] == 'send':

        print(f"[{date_str}] {message['payload']}")

    else:

        print(f"[{date_str}] {message}")

def run_all():

  # Java.perform方法：当 js 附加到目标的进程中时被执行，运行其中定义的函数

  # Java.choose方法：通过完整类名，获取它的实例，从而对实例中的数据进行修改

  # 通过 key:value 结构定义了两个函数：

  # onMatch 对应的函数在命中一个实例的时候被调用，传入函数中的参数 instance 就是被命中的实例

  # onComplete 函数会在所有实例遍历完毕之后被调用，可以做一些后续处理操作

    jscode = """

    Java.perform(function () {

      Java.choose("com.example.target_frida.MainActivity",{

        onMatch:function(instance){

            console.log("winCount value is "+instance.winCount.value);

            instance.winCount.value=99;

            console.log("winCount value is "+instance.winCount.value);

        },

        onComplete:function(){

            console.log("Complete!!!")

        }

      });

    });

    """

    # attach目标App进程

    target_app = 'com.example.target_frida'

    process = frida.get_usb_device().attach(target_app)

    # 将JS代码注入进程，并附加监听方法，用来获取返回的日志信息

    script = process.create_script(jscode)

    script.on('message', on_message)

    # 打印起始日志

    print(f'[{date_str}] Start Frida on {target_app}')

    # 加载注入的JS代码逻辑

    script.load()

    # 使用系统输入语句阻止函数运行完毕自动退出

    sys.stdin.read()

if __name__ == '__main__':

    run_all()

• 代码中的 python 语句已经添加了注释，Hook 的核心逻辑，JS 语句作为字符串保存在 jscode 变量中。
• 梳理一下整个 JS 语句的流程：通过Java.choose 函数获取com.example.target_frida.MainActivity 类的实例。在获取到实例时，首先使用console.log 语句将当前实例中的 winCount 变量值（使用 winCount.value）打印到日志中，之后直接通过赋值语句把变量值改为 99，再次输出日志确认修改无误，修改逻辑就完成了。
• 在手机端启动 Frida-server 和被测 App，电脑端运行脚本，可以看到在命令行中输出如下内容：

[04-15 18:19:57] Start Frida on com.example.target_frida

winCount value is 0

winCount value is 99

Complete!!!

• 这时在 App 中选择一个颜色点击，只要选中正确的颜色，就可以成功达到预期的 100 次连胜目标，如果没能选中正确的颜色导致清零，可以再重复运行脚本修改一次数值，在这种情况下要达到预期的场景就很容易。

总结

第二个方案以及其他更多的可能性，就留给读者自行探索，在这里送上 Frida 官方 JavaScript API 链接：JavaScript API | Frida • A world-class dynamic instrumentation framework ，可以通过这个链接找到你所需要的 JS 函数。

通过示例可以看到 Frida 实现 Hook 功能的强大能力，它可以定位到类的实例，并且对实例中的数据进行直接的修改，达到场景构建的目的。