目錄

• 一、背景
• • 1.1 Android應用安全存在多重隱患
• 二、代碼混淆
• • 2.1 代碼混淆的原理
  • 2.2 代碼混淆的方法
  • 2.3 常見的代碼混淆方式
• 三、 C/C++ 代碼混淆
• 3.1 Obfuscator-LLVM實現C/C++混淆
• • • 3.1.1 常見的混淆方法
    • 3.1.2其他常見的C/C++混淆手段：
• 四、代碼混淆可能帶來的問題

一、背景

1.1 Android應用安全存在多重隱患

• 代碼可逆向：客戶端App的邏輯能夠被輕易獲取和逆向，得到代碼和程序中的敏感數據；

• 功能泄漏：客戶端App中高權限行為和功能被其他未授權的應用程序調用訪問；

• 可調試：客戶端App能夠被調試，動態地提取、修改運行時的程序數據和邏輯；

• 日志信息泄漏：客戶端App將開發時輔助調試信息打印泄露，包含敏感參數等信息；

• 可二次打包：客戶端App可能被修改代碼，重新打包發布在市場上供用戶下載；

• 密碼學誤用：客戶端App代碼中使用了不安全的密碼學實現，例如固定硬編碼的對稱加密，ECB模式的對稱加密，CBC模式中IV固定等；

• 敏感信息泄漏：客戶端App代碼中泄漏敏感數據，如認證使用的共享密鑰、不應被暴露的后臺服務器管理地址等；

• 通信數據明文傳輸：客戶端App與服務器端交互的數據通過明文的通信信道傳輸，或者加密傳輸，但數據依然可以被解密；

移動應用代碼安全非常重要，代碼逆向會導致代碼邏輯被獲取，進一步導致控制流被hook，安全防線被破，給APP安全帶來巨大風險，因此開發者一般都會進行代碼混淆保護。本文主要介紹了代碼混淆的原理、方法、以及常見代碼混淆的方式和工具。

二、代碼混淆

2.1 代碼混淆的原理

代碼混淆是將計算機程序的代碼，轉換成功能上等價，但是難于閱讀和理解形式的行為。混淆就是對發布出去的程序進行重新組織和處理，使得處理后的代碼與處理前代碼完成相同的功能，而混淆后的代碼很難被反編譯，即使反編譯成功也很難得出程序的真正語義，通過進行代碼混淆可以有效提升應用被逆向破解的難度。

2.2 代碼混淆的方法

字符串加密：對應用程序中使用到的字符串進行加密，防止通過IDA等工具獲取關鍵詞定位核心業務代碼；

類名、方法名混淆：將代碼中類名、方法名、屬性名替換為無意義符號，增加代碼逆向難度；將有意義的類，字段、方法名稱更改為無意義的字符串。生成的新名稱越短，字節代碼越小。在名稱混淆的字節代碼中，包，類，字段和方法名稱已重命名，并且永遠不能恢復原始名稱。不過這種方法混淆后，控制流程仍然清晰可見

程序結構混淆加密：對應用程序邏輯結構進行打亂混排，保證源碼可讀性降到最低。用于if, switch, while,for等關鍵字，對字節碼進行細微的修改，模糊控制流，而不改變代碼在運行時的行為。通常情況下，選擇和循環等邏輯構造會被更改。流模糊的字節碼通常強制反編譯器將一系列標簽和非法的goto語句插入到它們生成的源代碼中。源代碼有時會因為反編譯錯誤而變得更加模糊。

2.3 常見的代碼混淆方式

常見的代碼混淆方式包括Java代碼混淆、C/C++代碼混淆以及h5 腳本混淆等。

三、 C/C++ 代碼混淆

下圖為C++代碼的混淆，保護之后控制流大幅度偽造，逆向難度非常高。當然控制流偽造也會影響運營效率，所以一般也只是對核心的一些功能做保護。
混淆的過程中添加的一些字串的保護如下圖：
介紹一個c/c++代碼混淆工具，逆向對抗利器—LLVM。LLVM不僅僅提供混淆實現，通過多重Optimize(優化器)，實現多種效果，例如代碼控制流扁平化、虛假控制流、字符串加密、符號混淆、指令替換等。

代碼混淆是將計算機程序的代碼，轉換成功能上等價，但是難于閱讀和理解形式的行為。代碼混淆可以有效提升反編譯的難度。

3.1 Obfuscator-LLVM實現C/C++混淆

3.1.1 常見的混淆方法

利用Obfuscator-LLVM工具實現C/C++混淆方法：

• 控制流平坦化：在不改變源代碼功能的前提下，將C、C++等語言中的if、while、for、do等控制語句轉化為switch分支選擇語句。控制流平坦化有點像虛擬機保護，case塊相當于vm的handle，case值相當于vm的opcode。

• 指令替換：生成條件跳轉指令有兩種方法，一種稱為opaque predicate，另一種稱為bogus control flow。

假設基本塊 偽代碼如下：

block0;

opaque predicate指令替換后：

/* opaque predicate 指令替換 */ if (恒等式) {block0; } else {垃圾代碼 } /* 或者另一種方式 */ if (恒不等式) {垃圾代碼 } else {block0; }

bogus control flow指令替換后：

if (隨機條件) {block0; } else {block1; /* 基本塊block1復制于block0 */ }

• 控制流偽造
  

3.1.2其他常見的C/C++混淆手段：

• 多重分支

• 基本塊分割：把基本塊分成多個基本塊。有兩種方法：一種是根據概率對基本塊的當前指令進行分割；另一種是計算基本塊的總指令數，標記為a，隨機生成小于a的數，標記為b，基本塊b條指令后進行分割，a減掉b，進行多次迭代直至a等于1。

• 字符串加密

• 常量隱藏

• 常量展開

• 常量數組隨機化：讓常量在數組中的索引隨機化。假設常量數組a[]，索引值i，隨機生成索引數組b[]、c[]、d[](可生成更多)，循環用z[b[c[d[i]]]] = a[i]生成隨機后的常量數組z[]，然后用z[b[c[d[i]]]]替換a[i]。

• 表達式變換：對邏輯操作not、and、or、xor，可以先把操作數抽取分成多個更小的數進行操作，最后用or連接起來，當然這四個操作可以用與非門或是或非門來完成。還有其它常見的運算可以把操作數看成大數然后進行大數運算，還有一些運算可以轉變為SIMD指令進行運算。至于浮點數，有很多浮點數的軟件實現可供參考。

四、代碼混淆可能帶來的問題

被混淆的代碼難于理解，因此調試以及除錯也變得困難起來。開發人員通常需要保留原始的未混淆的代碼用于調試。對于支持反射的語言，代碼混淆有可能與反射發生沖突。代碼混淆并不能真正阻止反向工程，只能增大其難度。因此，對于對安全性要求很高的場合，僅僅使用代碼混淆并不能保證源代碼的安全。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的如何提升代码的安全性 —— 代码混淆的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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