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java 调用 native 方法流程

ArtMethod 是 Android Runtime (ART) 中一个非常重要的数据结构,它在 Android 系统中用于表示每个 Java 方法。

entry_point_from_jni_ 是 ArtMethod 结构体的一个字段,专门用于存储一个 Java 方法的 JNI(Java Native Interface)入口点。

当 Java 代码调用一个 native 方法时,ART 会通过entry_point_from_jni_ 字段找到对应的 JNI 函数入口,然后切换到 C/C++ 层执行该方法。

确定 entry_point_from_jni 的偏移量_

先通过查找 ART 中 ArtMethod 结构体中 entry_point_from_jni_ 的偏移量,最终确定 JNI 函数的地址。

let entry_point_from_jni_offset = -1;

/**
 * 找到 entry_point_from_jni_ 在 ArtMethod 结构体中的偏移量(根据 Android 版本不同可能会变化)
 *
 * @returns {number} 返回 entry_point_from_jni_ 的偏移量,若未找到返回 -1
 */
function get_jni_offset() {

    // 如果偏移量已经计算过(不为 -1),直接返回已保存的偏移量
    if (entry_point_from_jni_offset !== -1) {
        return entry_point_from_jni_offset;
    }

    // 获取 getUidForName JNI 方法的内存地址,该方法位于 "libandroid_runtime.so" 中
    let native_addr = Module.findExportByName("libandroid_runtime.so", "_Z32android_os_Process_getUidForNameP7_JNIEnvP8_jobjectP8_jstring");
    // console.log("native_addr:",native_addr);

    // 目标类名 "android.os.Process"
    let className = "android.os.Process";
    // 使用 Java.use 获取该类的 Java 类对象,并访问其 Class 对象
    let clazz = Java.use(className).class;
    // 获取该类的所有声明的方法
    let methods = clazz.getDeclaredMethods();

    // 遍历类中的所有方法
    for (let i = 0; i < methods.length; i++) {

        // 获取方法的字符串表示形式(如方法的完整签名)
        let methodName = methods[i].toString();

        // 获取方法的修饰符,flags 是该方法的访问标志(修饰符),如 public、private、static、native 等
        let flags = methods[i].getModifiers();

        // 通过与 256 位运算判断方法是否为 native 方法(256 代表 native 修饰符)
        if (flags & 256) {

            // 如果方法名中包含 "getUidForName",说明找到了目标方法
            if (methodName.indexOf("getUidForName") != -1) {

                // 获取该方法的 ArtMethod 对象(ArtMethod 是方法的内部表示,包含了方法的很多底层信息)
                let art_method = methods[i].getArtMethod();

                // 遍历从 ArtMethod 开始的内存地址,以找到与 native_addr 相等的 JNI 函数地址
                for (let j = 0; j < 30; j = j + 1) {

                    // 读取 ArtMethod 的内存偏移位置,尝试获取 JNI 函数地址
                    let jni_native_addr = Memory.readPointer(ptr(art_method + j));

                    // 比较 JNI 函数地址是否与我们查找到的 native_addr 相等
                    if (native_addr.equals(jni_native_addr)) {
                        // 找到正确的偏移量,将其保存并返回
                        entry_point_from_jni_offset = j;
                        return j;
                    }
                }
            }
        }
    }

    // 如果未找到 JNI 方法对应的偏移量,返回 -1
    return -1;
}

寻找 JNI 函数地址

得到当前系统中 entry_point_from_jni_ 的偏移量后,通过ArtMethod 的内存地址 + entry_point_from_jni_ 的偏移量 = JNI 函数地址。

遍历指定类的 native 方法,并打印 JNI 函数的地址、所属模块,以及模块中的偏移量。

/**
 * 遍历类中的 native 方法,打印 JNI 函数的地址、所属模块,以及模块中的偏移量。
 *
 * 调用示例:get_jni_method_addr("lte.NCall")
 *
 * @param className 类名
 */
function get_jni_method_addr(className) {
    Java.perform(function () {
        // 获取指定类的 Class 对象
        let obj = Java.use(className);
        let clazz = obj.class;

        // 获取当前系统的 JNI 偏移量
        let jni_offset = get_jni_offset();

        // 获取该类中的所有声明的方法
        let methods = clazz.getDeclaredMethods();

        // 遍历类中的所有方法
        for (let i = 0; i < methods.length; i++) {

            // 将方法转为字符串形式(完整的描述,包括修饰符、返回类型、参数等)
            let methodName = methods[i].toString();

            // 获取方法的修饰符,flags 代表访问权限和其他属性(如 native 修饰符)
            let flags = methods[i].getModifiers();

            // 检查该方法是否为 native 方法(通过与 256 位运算判断,256 代表 native 修饰符)
            if (flags & 256) {

                // 获取该方法的 ArtMethod 对象,ArtMethod 是方法在 ART 虚拟机中的内部表示
                let art_method = methods[i].getArtMethod();

                // 通过 ArtMethod 的内存地址 + jni_offset = JNI 函数地址
                let native_addr = Memory.readPointer(ptr(art_method + jni_offset));

                // 根据 JNI 函数地址中找到所在的模块,并计算该函数在模块中的偏移量
                let module;
                let offset;

                // 打印方法名
                console.log("methodName->", methodName);
                try {
                    // 通过函数地址找到所属的模块
                    module = Process.getModuleByAddress(native_addr);

                    // 计算函数在模块中的偏移量(函数地址减去模块基地址)
                    offset = native_addr - module.base;

                    // 打印模块名称及偏移量,偏移量以十六进制格式显示,并且字母大写
                    console.log("Func.offset==", module.name, "0x" + offset.toString(16).toUpperCase());
                } catch (err) {

                }

                // 打印该方法的 JNI 函数地址
                console.log("Func.getArtMethod->native_addr:", native_addr.toString().toUpperCase());

                printModuleInfo(native_addr)

                // console.log("Func.flags->", flags);
            }
        }
    })
}

// 暴露给 Python 调用(注意:exports中函数名需要全部小写,而且不能有下划线,不然会找不到方法)
rpc.exports.getjnimethodaddr = get_jni_method_addr

根据函数地址打印所在模块信息

/**
 * 根据函数地址打印所在模块信息
 *
 * @param address 函数内存地址
 */
function printModuleInfo(address) {
    // 将传入的地址转换为 Frida 可处理的指针类型
    const targetAddress = ptr(address);

    // 查找该地址所在的模块
    const module = Process.findModuleByAddress(targetAddress);

    if (module !== null) {
        console.log("[+] 地址 " + targetAddress + " 所在模块信息");
        console.log("    - 模块名称: " + module.name);
        console.log("    - 基址: " + module.base);
        console.log("    - 大小: " + module.size + " bytes");
        // console.log("    - 文件路径: " + module.path);

        // 遍历并打印该模块的所有导出符号
        // console.log("    - 导出符号:");
        // module.enumerateExports().forEach(function (exp) {
        //     console.log("        " + exp.name + " @ " + exp.address);
        // });
    } else {
        console.log("[-] 无法找到该地址所在的模块。请检查地址是否正确。");
    }
}

调用示例

获取 lte.NCall 类中 native 方法地址

[Remote::com.xxxx.duapp]-> Java.perform(function () {
    get_jni_method_addr("lte.NCall")
})

关于 Frida 的使用可以参考这篇文章【使用 Frida Hook Android App

输出如下

methodName-> public static native byte lte.NCall.IB(java.lang.Object[])
Func.offset== libGameVMP.so 0xDFA8
Func.getArtMethod->native_addr: 0X747DB9AFA8
[+] 地址 0x747db9afa8 所在模块信息
    - 模块名称: libGameVMP.so
    - 基址: 0x747db8d000
    - 大小: 462848 bytes
methodName-> public static native char lte.NCall.IC(java.lang.Object[])
Func.offset== libGameVMP.so 0xDFA8
Func.getArtMethod->native_addr: 0X747DB9AFA8
[+] 地址 0x747db9afa8 所在模块信息
    - 模块名称: libGameVMP.so
    - 基址: 0x747db8d000
    - 大小: 462848 bytes
methodName-> public static native double lte.NCall.ID(java.lang.Object[])
Func.offset== libGameVMP.so 0xE028
Func.getArtMethod->native_addr: 0X747DB9B028
[+] 地址 0x747db9b028 所在模块信息
    - 模块名称: libGameVMP.so
    - 基址: 0x747db8d000
    - 大小: 462848 bytes
methodName-> public static native float lte.NCall.IF(java.lang.Object[])
Func.offset== libGameVMP.so 0xDFE8
Func.getArtMethod->native_addr: 0X747DB9AFE8
[+] 地址 0x747db9afe8 所在模块信息
    - 模块名称: libGameVMP.so
    - 基址: 0x747db8d000
    - 大小: 462848 bytes
methodName-> public static native int lte.NCall.II(java.lang.Object[])
Func.offset== libGameVMP.so 0xDFA8
Func.getArtMethod->native_addr: 0X747DB9AFA8
[+] 地址 0x747db9afa8 所在模块信息
    - 模块名称: libGameVMP.so
    - 基址: 0x747db8d000
    - 大小: 462848 bytes
methodName-> public static native long lte.NCall.IJ(java.lang.Object[])
Func.offset== libGameVMP.so 0xDFA8
Func.getArtMethod->native_addr: 0X747DB9AFA8
[+] 地址 0x747db9afa8 所在模块信息
    - 模块名称: libGameVMP.so
    - 基址: 0x747db8d000
    - 大小: 462848 bytes
methodName-> public static native java.lang.Object lte.NCall.IL(java.lang.Object[])
Func.offset== libGameVMP.so 0xDFA8
Func.getArtMethod->native_addr: 0X747DB9AFA8
[+] 地址 0x747db9afa8 所在模块信息
    - 模块名称: libGameVMP.so
    - 基址: 0x747db8d000
    - 大小: 462848 bytes
methodName-> public static native short lte.NCall.IS(java.lang.Object[])
Func.offset== libGameVMP.so 0xDFA8
Func.getArtMethod->native_addr: 0X747DB9AFA8
[+] 地址 0x747db9afa8 所在模块信息
    - 模块名称: libGameVMP.so
    - 基址: 0x747db8d000
    - 大小: 462848 bytes
methodName-> public static native void lte.NCall.IV(java.lang.Object[])
Func.offset== libGameVMP.so 0xDFA8
Func.getArtMethod->native_addr: 0X747DB9AFA8
[+] 地址 0x747db9afa8 所在模块信息
    - 模块名称: libGameVMP.so
    - 基址: 0x747db8d000
    - 大小: 462848 bytes
methodName-> public static native boolean lte.NCall.IZ(java.lang.Object[])
Func.offset== libGameVMP.so 0xDFA8
Func.getArtMethod->native_addr: 0X747DB9AFA8
[+] 地址 0x747db9afa8 所在模块信息
    - 模块名称: libGameVMP.so
    - 基址: 0x747db8d000
    - 大小: 462848 bytes
methodName-> public static native int lte.NCall.dI(int)
Func.offset== libGameVMP.so 0xB93C
Func.getArtMethod->native_addr: 0X747DB9893C
[+] 地址 0x747db9893c 所在模块信息
    - 模块名称: libGameVMP.so
    - 基址: 0x747db8d000
    - 大小: 462848 bytes
methodName-> public static native long lte.NCall.dL(long)
Func.offset== libGameVMP.so 0xBAD0
Func.getArtMethod->native_addr: 0X747DB98AD0
[+] 地址 0x747db98ad0 所在模块信息
    - 模块名称: libGameVMP.so
    - 基址: 0x747db8d000
    - 大小: 462848 bytes
methodName-> public static native java.lang.String lte.NCall.dS(java.lang.String)
Func.offset== libGameVMP.so 0xBAEC
Func.getArtMethod->native_addr: 0X747DB98AEC
[+] 地址 0x747db98aec 所在模块信息
    - 模块名称: libGameVMP.so
    - 基址: 0x747db8d000
    - 大小: 462848 bytes

比如,native 方法 lte.NCall.IL 在 libGameVMP.so 中偏移量为 0xDFA8。

在 IDA Pro 中跳转到 0xDFA8 就是 native 方法的入口点。 image.png

参考: