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Android系统root破解原理分析
作者:www    文章来源:知乎    点击数:1493    更新时间:2013-8-1    
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Android系统root破解原理分析

现在Android系统的root破解基本上成为大家的必备技能!网上也有很多中一键破解的软件,使root破解越来越容易。但是你思考过root破解的 原理吗?root破解的本质是什么呢?难道是利用了Linux keenal的漏洞吗?本文将简单对root的破解原理进行分析。

网上有一篇文章已经对root破解的基本原理进行了简单介绍,大家可以先参考一下《android root权限破解分析》,本文只能说对root原理进行了方向性的描述,但是在一些具体的方面没有描述清楚。本文将会对其进行一些必要的扩展和补充。

如果你进行过程序开发,在root过的手机上面获得root权限的代码如下:

   1: Process process = Runtime.getRuntime().exec("su");
   2: DataOutputStream os = new DataOutputStream(process.getOutputStream());
   3: ......
   4: os.writeBytes("exit\n");
   5: os.flush();

从上面代码我们可以看到首先要运行su程序,其实root的秘密都在su程序中,《android root权限破解分析》中讲到Android系统默认的su程序只能root和shell可以用运行su,这个是安全的。如果把这个限制拿掉,就是root破解了!

下面我们仔细分析一下程序是怎样获得root权限的,如果对Linux的su命令熟悉的朋友可能知道su程序都设置SUID位,我们查看一下我的手机(已经root破解)上的su权限设置,

Android系统root破解原理分析 - 饿狼 - 我们俩

我们发现su的所有者和所有组都是root,是其实是busybox的软链接,我们查看busybox的属性发现,其设置了SUID和SGID,并且所有者和所有组都是root。SUID和SGID的作用是什么呢?如果你不太清楚,请参考《Linux进程的实际用户ID和有效用户ID》,这样运行busybox的普通用户,busybox运行过程中获得的是root的有效用户。su程序则是把自己启动一个新的程序,并把自己权限提升至root(我们前面提到su其实就是busybox,运行期它的权限是root,当然也有权限来提升自己的权限)。

再强调一下不光root手机上su需要设置SUID,所有的Linux系统上的su程序都需要设置SUID位。请参考一下UC服务器的su的权限情况:

Android系统root破解原理分析 - 饿狼 - 我们俩

我们发现su也设置了SUID位,这样普通用户也可以运行su程序,su程序会验证root密码,如果正确su程序可以把用户权限提高的root(因为其设置SUID位,运行期是root权限,这样其有权限提升自己的权限)。

这样我们就可以看出其实Android系统的破解的根本原理就是替换掉系统中的su程序,因为系统中的默认su程序需要验证实际用户权限(只有root和 shell用户才有权运行系统默认的su程序,其他用户运行都会返回错误)。而破解后的su将不检查实际用户权限,这样普通的用户也将可以运行su程序, 也可以通过su程序将自己的权限提升。

到这里大家对root破解不感到神秘了吧。root破解没有利用什么Linux内核漏洞(Linux内核不可能有这么大的漏洞存在),可以理解成root 破解就是在你系统中植入了木马su,说它是木马一点儿都不为过,假如恶意程序在系统中运行也可以通过su来提升自己的权限的这样的结果将会是灾难性的。所 以一般情况下root过手机都会有一个SuperUser应用程序来让用户管理允许谁获得root权限,也算是给系统加了一层保险吧!

如上是Simon的个人对root破解的一些认识,如果有错误的地方,欢迎朋友们指正。

Android系统root破解原理分析(续)

上文《Android系统root破解原理分析》介绍了Android系统root破解之后,应用程序获得root权限的原理。有一些网友提出对于root破解过程比较感兴趣,也提出了疑问。本文将会对这个root破解过程进行分析,来解答这个问题。

通过上文《Android系统root破解原理分析》 的介绍大家应该明白了root破解过程的终极目标是替换掉系统中的su程序。但是要想替换掉系统中su程序本身就是需要root权限的,怎样在root破 解过程中获得root权限,成为我们研究的重点了。下面我们先清点一下我们需要破解系统情况,假设需要破解的Android系统具备如下条件:

1、可以通过adb连接到设备,一般意味着驱动程序已经安装。
2、但是adb获得用户权限是shell用户,而不是root。

要想理解root破解过程我们首先需要了解一下adb工具,SDK中包含adb工具,设备端有adbd服务程序后台 运行,为开发机的adb程序提供服务,adbd的权限,决定了adb的权限。具体用户可查看/system/core/adb下的源码,查看Android.mk你将会发现adb和adbd其实是一份代码,然后通过宏来编译。

查看adb.c的adb_main函数你将会发现adbd中有如下代码:

   1: int adb_main(int is_daemon)
   2: {
   3:     ......
   4:     property_get("ro.secure", value, "");
   5:     if (strcmp(value, "1") == 0) {
   6:         // don't run as root if ro.secure is set...
   7:         secure = 1;
   8:         ......
   9:     }
  10:  
  11:     if (secure) {
  12:         ......
  13:         setgid(AID_SHELL);
  14:         setuid(AID_SHELL);
  15:         ......
  16:     }
  17: }

从中我们可以看到adbd会检测系统的ro.secure属性,如果该属性为1则将会把自己的用户权限降级成shell用户。一般设备出厂的时候在/default.prop文件中都会有:

   1: ro.secure=1

这样将会使adbd启动的时候自动降级成shell用户。

然后我们再介绍一下adbd在什么时候启动的呢?答案是在init.rc中配置的系统服务,由init进程启动。我们查看init.rc中有如下内容:

   1: # adbd is controlled by the persist.service.adb.enable system property
   2: service adbd /sbin/adbd
   3:     disabled

对Android属性系统少有了解的朋友将会知道,在init.rc中配置的系统服务启动的时候都是root权限(因为init进行是root权限,其子程序也是root)。由此我们可以知道在adbd程序在执行:

   1: /* then switch user and group to "shell" */
   2: setgid(AID_SHELL);
   3: setuid(AID_SHELL);

代码之前都是root权限,只有执行这两句之后才变成shell权限的。

这样我们就可以引出root破解过程中获得root权限的方法了,那就是让以上面setgid和setuid函数执行失败,也就是降级失败,那就继续在root权限下面运行了。

这其实利用了一个RageAgainstTheCage漏洞,具体分析请参考《Android adb setuid提权漏洞的分析》和《RageAgainstTheCage》。这里面做一个简单说明:

1、出厂设置的ro.secure属性为1,则adbd也将运行在shell用户权限下;

2、adb工具创建的进程ratc也运行在shell用户权限下;

3、ratc一直创建子进程(ratc创建的子程序也 将会运行在shell用户权限下),紧接着子程序退出,形成僵尸进程,占用shell用户的进程资源,直到到达shell用户的进程数为RLIMIT_NPROC的时候(包括adbd、ratc及其子程序),这是ratc将会创建子进程失败。这时候杀掉adbd,adbd进程因为是Android系统服务,将会被Android系统自动重启,这时候ratc也在竞争产生子程序。在adbd程序执行上面setgid和setuid之 前,ratc已经创建了一个新的子进程,那么shell用户的进程限额已经达到,则adbd进程执行setgid和setuid将会失败。根据代码我们发 现失败之后adbd将会继续执行。这样adbd进程将会运行在root权限下面了。

3、这是重新用adb连接设备,则adb将会运行在root权限下面了。

通过上面的介绍我们发现利用RageAgainstTheCage漏洞,可以使adbd获得root权限,也就是adb获得了root权限。拿到root权限剩下的问题就好办了,复制破解之后的su程序到系统中(见上文Android系统root破解原理分析》的介绍),都是没有什么技术含量的事情了。

其实堵住adbd的这个漏洞其实也挺简单的:

   1: /* then switch user and group to "shell" */
   2: if (setgid(AID_SHELL) != 0) {
   3:     exit(1);
   4: }
   5: if (setuid(AID_SHELL) != 0) {
   6:     exit(1);
   7: }

如果发现setgid和setuid函数执行失败,则adbd进程异常退出,就把这个漏洞给堵上了。为什么这么多设 备都没有堵上这个漏洞呢?我觉得是设备厂商的策略(不排除傻X的厂商存在哦),虽然知道怎么封堵漏洞但是就是留着个后门给大家,让第三方给自己定制rom,提高自己系统的易用性。

至此我们把root的过程和root之后系统情况都进行了介绍,相信你也不会对root破解再神秘了吧!你对本文和上文有什么意见欢迎和我探讨。

文章录入:sanzyh    责任编辑:sanzyh 
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