Android奇淫run-as命令，调用系统受UID限制的API

原创橙留香Park 2022-10-01 00:32

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也许每个人出生的时候都以为这世界都是为他一个人而存在的，当他发现自己错的时候，他便开始长大

少走了弯路，也就错过了风景，无论如何，感谢经历

本篇文章遇到排版混乱的地方，可点击文末阅读原文或前往该地址：https://orangey.blog.csdn.net/article/details/126219844

更多关于Android安全的知识，可前往：https://blog.csdn.net/ananasorangey/category11955914.html

0x01 前言

run-as是Android系统中的一个小应用，可以辅助我们进行Android程序的开发。

功能：run-as命令，以root身份运行命令，可以在未root的情况下查看某个(debug模式的)应用的内部信息（沙盒文件夹），前提条件是应用需为debug模式，即AndroidManifest.xml文件中，android:debugable需要为true

在开发Android应用的时候，有的时候希望能获取到保存到手机盘应用私有目录/data/data/com.mwr.dz下的数据来验证开发的应用是否达到预期结果，或者获取写到私有目录的log日志文件来进行debug工作。

在没有root过的手机中，我们是无法直接使用adb shell来获取到/data/data/com.mwr.dz下的数据，此时的用户权限是无法查看很多信息的，包括各个应用的沙盒，而run-as就向开发者提供了未root情况下访问沙盒信息的权限，执行run-as + 包名，就可以直接以root权限进入该应用的沙盒中查看包括数据库、xml、各种信息文件

为什么命令可以查看到Android应用私有数据？

run-as程序就是通过s权限使得普通用户可以在满足条件（应用为debug模式时、操作目录仅在应用沙盒下）时具备root权限

除了提权以外，s权限还可以用来降权，root用户可更改文件的拥有者，以及通过s权限任意更改程序执行时的权限，在Linux中所有进程都是由zygote进程fork出来的，如果不降权的话则所有进程都与父进程相同、具备了root权限，这显然是不安全的，因此zygote通过forkAndSpecializeCommon函数来进行降权处理，使得子进程具备可控的权限

注：

1.使用run-as后，是无法使用cp命令将应用数据拷贝到sd卡的，没有权限
2.apk已签名，并且设置了android:debuggable="false"，将无法使用run-as命令
3.无法使用run-as来直接获取应用数据的话，需在自己的应用里实现读取应用数据到sd卡的功能，应用本身对自己的数据是有访问权限的
4./data/data/com.packagename/lib目录不需要执行run-as就拥有访问权限，为apk间共享so提供了便利

Java中的调试系统jdb，其实Android中的调试系统是gdb，通过gdb和gdbserver来调试App。具体来说，就是gdbserver通过ptrace附加到目标App进程去，然后gdb再通过socket或者pipe来链接gdbserver，并且向它发出命令来对App进程进行调试。需要注意以下关键点：

每一个需要调试的apk在打包的时候都会带上一个gdbserver，因为手机上面不带有gdbserver工具。gdbserver用来通过ptrace附加到要调度的App进程去。
ptrace的调用。一般来说，只有root权限的进程可以调用。例如，如果想通过ptrace向目标进程注入一个so，需要在root过的手机上向su申请root权限。但是，这不是绝对的。如果一个进程与目标进程的uid是相同的，那么该进程就具有调用ptrace的权限。gdbserver在调试一个App之前，先通过ptrace_attach来附加到该App进程去，ptrace_attach在执行实际操作之后，会调用__ptrace_may_access来检查调用进程的权限，如果调用进程与目标进程具有相同的uid和gid，那么权限检查通过。否则的话，就要求调用者进程具有执行ptrace的能力，这是通过另外一个函数ptrace_has_cap来检查的。如果调用进程的uid是root，那么ptrace_has_cap一定会检查通过。当然，通过了上述两个权限检查之后，还要接受内核安全模块的检查，这就不是通过uid或者capability这一套机制来控制的了
如何让gdbserver进程的uid与要调试的App进程的uid一样？

在没有root过的手机上要想获得root权限是不可能的，因此只能选择以目标进程相同的uid运行这个方法，可使用run-as工具

0x02 调用系统受uid限制的API

众所周知，Android P 引入了针对非 SDK 接口（俗称为隐藏API）的使用限制，这是继 Android N上针对 NDK 中私有库的链接限制之后的又一次重大调整。从今以后，不论是native层的NDK还是 Java层的SDK，我们只能使用Google提供的、公开的标准接口。

Android P 和 Android Q：https://blog.csdn.net/github_34402358/article/details/94399343

用一个例子来详细介绍Android中如何降权，这个例子是模拟一个系统的API，但是这个API只允许system用户调用，代码如下：

在Android平台执行Java程序需要依赖dalvik虚拟机，因此需要将jar包转换为对应的字节码文件，操作步骤如下：1、生成java jar包同Pc执行

java -jar  E:\test.jar

2、java jar包转dex包，执行如下命令

dx --dex --output=test.dex E:\test.jar

3、连接Android手机，并将dex执行程序推入Android设备路径下：

adb push E:\test.dex /data/local/tmp/

打开 IDEA 软件，点击界面上的 Create New Project
出现以下界面，选中 Java，然后选择 JDK，最后点击 Next，进行下一步（我的是 jdk1.8）
这里是选择生成项目时是否创建 Java 文件，勾选上 Java Hello World 后会生成一个默认的 Hello world 文件，点击 Next 进行下一步
给项目命名，默认是 untiled，自己填个名字吧，最后点击 finish
项目创建完成，创建 Java 文件：点击 src——>new——>package，创建一个文件包，并给包命名，与 Eclipse 的包类似

在包下面创建 Java 类文件，点击包名——>New——>Java Class;
给类文件命名

进入手机shell

adb shell

cd  sdcard

设置将要执行的jar包的classpass，不设置将无法执行

export CLASSPATH=/sdcard/hello.jar

执行jar包

app_process hello.jar com.lyh.hello.Hello  aaa  bbb  ccc

创建一个IDA 来编写Android 中的程序

0x03 案例1

run-as 命令可以获取debug应用的私有数据，在调试debug包的时候，可以使用该命令将用户切换到系统分配给debug应用的用户上，之后就可以访问其私有数据

adb shell
whoami

run-as /data/data/com.mwr.dz
whoami

注：在默认的shell环境下，用户身份是root(假设当前是普通用户，无法查看应用的私有数据)，运行 run-as 后，身份切换了 u0_a40, 这个用户其实是测试应用的uid，也可以自由的访问其私有目录

Android中每一个应用都有一个uid，可以通过以下方式获取:

PS命令：

ps | grep com.mwr.dz

每个Android应用程序的u0_axx都是不一样的，同时uid是从10000开始，u0_a后面的数字加上10000所得的值，既是uid，这个和测试应用的输出也非常的吻合，即u0_a40 和 10040。

注：0_a后面的数字就是该应用的UID值减去FIRST_APPLICATION_UID所得的值，40 + FIRST_APPLICATION_UID = 10040

android2.3.3_r1中run-as.c中主要代码：

/* 没有传入包名则退出 */
if (argc < 2)

    usage();

/* 非'shell'用户或'root'用户则退出 */
myuid = getuid();

if (myuid != AID_SHELL && myuid != AID_ROOT) {

    panic("only 'shell' or 'root' users can run this program\n");

}

/* 根据传入包名获取应用信息，失败则退出 */
pkgname = argv[1];

if (get_package_info(pkgname, &info) < 0) {

    panic("Package '%s' is unknown\n", pkgname);

    return 1;

}

/* reject system packages */
if (info.uid < AID_APP) {

    panic("Package '%s' is not an application\n", pkgname);

    return 1;

}

/* 如果设置了android:debuggable="false"，则退出 */
if (!info.isDebuggable) {

    panic("Package '%s' is not debuggable\n", pkgname);

    return 1;

}

/* 检查/data/data/com.packagename目录是否可用 */
if (check_data_path(info.dataDir, info.uid) < 0) {

    panic("Package '%s' has corrupt installation\n", pkgname);

    return 1;

}

/* 切换当前工作目录为/data/data/com.packagename，失败则退出 */
{

    int ret;

    do {

        ret = chdir(info.dataDir);

    } while (ret < 0 && errno == EINTR);
    if (ret < 0) {

        panic("Could not cd to package's data directory: %s\n", strerror(errno));

        return 1;

    }

}

/* Ensure that we change all real/effective/saved IDs at the
 * same time to avoid nasty surprises.
 */

/* 切换真实/有效/saved 用户ID和组ID*/
uid = gid = info.uid;

if(setresgid(gid,gid,gid) || setresuid(uid,uid,uid)) {

    panic("Permission denied\n");

    return 1;

}

/* 用户在包名参数后指定了要执行的命令，就执行这个命令 */
if (argc >= 3 ) {

    if (execvp(argv[2], argv+2) < 0) {

        panic("exec failed for %s Error:%s\n", argv[2], strerror(errno));

        return -errno;

    }

}

/* 用户没有传入要执行的命令，执行默认的shell命令子进程，此时可以执行exit命令退出 */
execlp("/system/bin/sh", "sh", NULL);

panic("exec failed\n");

return 1;

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
- r w x r - x r - x

第9位表示文件类型，可以为p、d、l、s、c、b和-：

p表示命名管道文件
d表示目录文件
l表示符号连接文件
s表示socket文件
c表示字符设备文件
b表示块设备文件
-表示普通文件

第8～6位、5～3位、2～0位分别表示文件所有者的权限、同组用户的权限、其他用户的权限，其形式为rwx：

r表示可读，可以读出文件的内容，对应的数字是4
w表示可写，可以修改文件的内容，对应的数字是2
x表示可执行，可运行这个程序，对应的数字是1

执行的话，分别表现在所有者或同组用户权限的可执行位上，例如：

1）-rwsr-xr-x 表示SUID和所有者权限中可执行位被设置
2）-rwsr--r-- 表示SUID被设置，但所有者权限中可执行位没有被设置
3）-rwxr-sr-x 表示SGID和同组用户权限中可执行位被设置
4）-rw-r-sr-- 表示SGID被设置，但同组用户权限中可执行位没有被设置

0x04 Android中setuid和setgid

Android系统进程Zygote启动过程的源代码分析：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6768304

Android的APK都是运行在独立的应用程序进程里面的，Android中的所有的应用进程和SystemServer进程都是Zygote进程fork出来的。Zygote进程又是由init进程fork出来的，并且它被init进程fork出来后，没有被setuid降权，也就是它的uid仍然是root。

应用程序进程被Zygote进程fork出来的时候，它的UID也应当是root。但是，它们的UID会被setuid修改为所加载的APK被分配的UID。

Android 2.2 以及之前版本的Zygote没有对降权时setuid调用的返回值进行检查。同样，在耗尽目标程序uid的最大进程数之后，Zygote就无法降低它的权限，然后就以root权限启动应用了

虽然Zygote进程相当于Android系统的根进程，但它也是由Linux系统的init进程启动的。各个进程的先后顺序为：

init进程 –-> Zygote进程 -–> SystemServer进程 -–>应用进程

所有Android应用进程都是zygote fork出来的，新fork出来的应用进程还保持着root权限，这显然是不被允许的，所以这个fork出来的子进程的权限需要被降级，本文说的就是Android源码在什么地方执行了权限降级的操作

zygote降权处理

Zygote启动流程：

1）初始化DDMS

2）注册Zygote进程的Socket

3）加载class、resource、OpenGL、WebView等各种资源

4）fork出SystemServer进程

5）启动SystemServer进程

6）调用runSelectLoop()一直监听Socket信息

7）收到创建应用程序Socket消息，调用ZygoteConnection#runOnce()。在runOnce（）中调用Zygote#forkAndSpecialize()创建应用进程

8）启动应用进程

su工具原理

Android手机的root原理：一个普通的进程通过执行su，从而获得一个具有root权限的进程

su所做的事情其实很简单，它再fork另外一个子进程来做真正的事情，也就是在执行su的时候后面所跟的那些参数。由于运行su的进程的uid是root，因此由它fork出来的子进程的uid也是root，于是子进程也可以达到跟root一样的权限操作稳健。不过，用来root手机的su还会配合另外一个称为superuser的App来使用。su在fork子进程来做真正的事情之前，会先启动superuser，询问用户是否允许fork一个uid是root的子进程，对root权限进行控制，避免被恶意应用偷偷地使用

chmod修改setuid和setgid場景：run-as命令

在Android中也有类似的场景，例如run-as命令本生的uid是root，gid是shell，输入 run-as 命令的用户就会立马升级到root用户，root用户可以进入到任何应用的data/data/目录下面

chmod 6755 run-as

ll /system/bin/run-as

参考链接：

https://blog.csdn.net/whklhhhh/article/details/81177455

https://blog.csdn.net/moonshine2016/article/details/53422082

https://daemon369.github.io/android/2013/09/03/use-run-as-get-android-private-data

https://www.codeboy.me/2019/09/10/android-run-as/

https://blog.csdn.net/qq_17250009/article/details/52061171

http://www.520monkey.com/archives/607

你以为你有很多路可以选择，其实你只有一条路可以走

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橙留香Park 橙留香来自一位三流剑客之乡，担任威胁猎手，脑子不会转弯，属于安全特学脑。橙留香同学[小菜鸟]，定期分享从零入门车联网安全（包括基础知识储备）技术。只为你呈现有价值的信息，专注于车联网安全领域之Android终端反入侵技术研究。

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0x03 案例1

0x04 Android中setuid和setgid

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