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[Android] 人人都會的 apk 反編譯

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前言

對於 Android 工程師來說,了解如何反編譯可以增進自己對 Android 底層的理解,也可以思考如何保護自己的 apk 不被反編譯。
對於一般人來說,許多現成的工具可以幫助我們非常輕鬆的、只要打打幾個指令就可以反編譯 apk,看到 java source code,滿足自己的好奇心。
本篇文章只介紹一些工具的使用,適合初學者觀看。若是想了解更底層的知識,可以參考文末附上的延伸閱讀。

事前準備

首先,我們需要一個用來被破解的 apk,簡單用任何你平常熟悉的工具自己 build 一個就好了
架構很簡單,只要一個 MainActivity 跟兩個TextView就好

MainActivity.java
public class MainActivity extends Activity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        TextView text = (TextView)findViewById(R.id.text);
        text.setText("Taiwan No1");
    }
}
activity_main.xml
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:orientation="vertical"
    android:layout_height="match_parent">

    <TextView
        android:text="@string/hello_world"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content" />

    <TextView
        android:id="@+id/text"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content" />

</LinearLayout>

安裝到手機上之後,會看到這樣的畫面:

實際動手

好,這個就是我們要拿來測試的 apk 了
接著你需要一些非常好用的工具

  1. apktool
  2. jd-gui
  3. dex2jar

如何安裝就不再贅述了,大家看看文件或是上網搜尋一下就會有一堆解答
apktool是拿來把 apk 拆開用的,可以反編譯 apk 之後,看到 smali 檔案跟 resource
dex2jar可以把 apk 轉成 jar,再用jd-gui檢視 java code

接著我們開啟 terminal,到剛剛那個示範 apk 的目錄底下,執行apktool d APKNAME.apk

執行以後,會自動生成一個APKNAME的資料夾,裡面就是反編譯出來的東西了

.
├── AndroidManifest.xml
├── apktool.yml
├── original
├── res
└── smali

其中比較值得講的是smali這個資料夾,其實這裡面就是你的 source code,只是格式不太一樣
你可以在smali這資料夾裡面找到你的MainActivity.java,內容如下:
(覺得長得很奇怪是很正常的事,但是認真多看幾眼,你會發現其實沒那麼難懂)

MainActivity.java
.class public Lapktest/huli/com/apkdecompile/MainActivity;
.super Landroid/app/Activity;
.source "MainActivity.java"

# direct methods
.method public constructor <init>()V
    .locals 0

    .prologue
    .line 8
    invoke-direct {p0}, Landroid/app/Activity;-><init>()V

    return-void
.end method

# virtual methods
.method protected onCreate(Landroid/os/Bundle;)V
    .locals 2
    .param p1, "savedInstanceState"    # Landroid/os/Bundle;

    .prologue
    .line 12
    invoke-super {p0, p1}, Landroid/app/Activity;->onCreate(Landroid/os/Bundle;)V

    .line 13
    const v1, 0x7f040019

    invoke-virtual {p0, v1}, Lapktest/huli/com/apkdecompile/MainActivity;->setContentView(I)V

    .line 14
    const v1, 0x7f0c0050

    invoke-virtual {p0, v1}, Lapktest/huli/com/apkdecompile/MainActivity;->findViewById(I)Landroid/view/View;

    move-result-object v0

    check-cast v0, Landroid/widget/TextView;

    .line 15
    .local v0, "text":Landroid/widget/TextView;
    const-string v1, "Taiwan No1"

    invoke-virtual {v0, v1}, Landroid/widget/TextView;->setText(Ljava/lang/CharSequence;)V

    .line 16
    return-void
.end method

你可以仔細對照一下剛剛自己寫的 java code,會發現只是換了種格式而已

setContentView(R.layout.activity_main);

其實就等於

.line 13
const v1, 0x7f040019
invoke-virtual {p0, v1}, Lapktest/huli/com/apkdecompile/MainActivity;->setContentView(I)V

你可能會好奇,這個0x7f040019是哪來的?
事實上,你可以在res/values/public.xml這個檔案裡面找到答案:

<public type="layout" name="activity_main" id="0x7f040019" />

到這裡,應該就可以大概猜出 Android 在編譯時候的流程

  1. 把所有資源檔壓縮、處理並且包在一起,產生id與記憶體位置對照表
  2. 把程式碼裡面所有的R.xx.xxx透過剛剛產生的表,換成實際的記憶體位置
  3. 把 java code 變成 smali code(有點像把 C 變成組合語言的程式碼那樣)

修改

在剛剛的smali裡面,有這麼一段:

.line 15
.local v0, "text":Landroid/widget/TextView;
const-string v1, "Taiwan No1"

invoke-virtual {v0, v1}, Landroid/widget/TextView;->setText(Ljava/lang/CharSequence;)V

讓我們把Taiwan No1換成T@iw@n n0!
還記得另一個TextView有用到R.string.hello_world嗎?
res/values/strings.xml裡面,可以找到這一串的定義:

<string name="hello_world">Hello world!</string>

改成

<string name="hello_world">HELLO WORLD</string>

確定都有改完以後,就可以把這些程式碼再度「組裝」回去
還記得剛剛反編譯的指令嗎?apktool d APK_NAME.apk
這邊的d就是decompile的意思,所以如果要逆向組裝回去,就是bbuild

apktool b APK_NAME

執行完之後可以在APK_NAME/dist下面找到一個 apk
要注意的是這個 apk 還沒有被 sign 過,因此無法安裝
可以隨便生成一個 keystore 或是找現成的來簽署
jarsigner -verbose -digestalg SHA1 -keystore ~/KEY.keystore APK_NAME.apk KEY_ALIAS

安裝完以後就會看到這樣的畫面:

沒錯!就是這麼簡單,一個 apk 就這樣被修改了

可是smali的程式碼不好懂,能不能直接看到 java code呢?
這時候剛剛推薦的工具dex2jarjd-gui就派上用場了
前者可以把 apk 變成 jar,後者可以開啟一個 jar 並且顯示 java code
兩個組合在一起,就可以直接看到原本的程式碼了

dex2jar下載下來之後會有一堆的 shell script,dex2jar就是我們想要的那個
./d2j-dex2jar.sh app.apk
執行完之後會有一個 jar,用 jd-gui 打開,會看到你的程式碼一覽無遺

總結

沒接觸過反編譯的人可能會很驚訝:什麼!要改掉一個 apk 居然這麼簡單!
沒錯,就是這麼簡單,而且這只是一個很基本的範例
事實上,你想要加入新的程式碼、加入新的資源(圖片、聲音等等)也是可以的
也就是說,你不只可以修改,還可以擴充原本的 apk

但也有些方法可以防止不肖人士反編譯 apk
例如說加殼、混淆、動態載入等等
這邊的話以後有機會再介紹

延伸閱讀

  1. Android 反編譯與防止被反編譯
  2. [Android] 程式碼混淆(ProGuard)與反組譯
  3. [Android] 反組譯 破解Android的apk安裝檔
  4. 反编译的常用工具与使用方法
  5. Smali--Dalvik虚拟机指令语言-->【android_smali语法学习一】
  6. android反编译-smali语法

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