外挂实现分析-移动端

GitHub - noxke/TencentGameClientOpenCourse: 腾讯游戏客户端公开课2023 腾讯菁英班

游戏分析

使用工具如下:

root设备(nikel lineageos14 Android7.1.2)

Il2CppDumper v6.7.40

dnSpy v6.1.8

IDA Pro 7.7

mt文件管理器

friad 16.1.4

安装FlappyBird.apk进行测试

看来安卓版本太高还不让装，添加android:exported='true'之后虽然能装上，但是启动黑屏，老老实实用低版本安卓分析算了

由于是Unity游戏，没必要分析Java层，直接查看libs文件价下的lib文件

看到libil2cpp.so文件，显然，这道题使用的是Unity il2cpp的方式，游戏逻辑在libil2cpp.so文件中，没有函数导出符号，分析难度较大。

从apk中提取处libil2cpp.so和global-metadata.dat，使用Il2CppDumper工具提取符号信息

提取得到的文件有DummyDll下的DLL文件，il2cpp.h结构体信息，script.json符号信息，DummyDll下的Assembly-CSharp.dll可以用dnSpy打开，分析C#类方法和成员，但是只有符号信息，没有方法实现

分析一下类名，可以知道玩家控制的逻辑在PlayerController类中实现，游戏控制和计分逻辑在GameManager类中实现

PlayerController类中需要关注以下几个方法

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// Token: 0x0600002C RID: 44 RVA: 0x00002050 File Offset: 0x00000250
[Token(Token = "0x600001A")]
[Address(RVA = "0x5E23E4", Offset = "0x5E23E4", VA = "0x5E23E4")]
private void Update()
{
}

// Token: 0x0600002D RID: 45 RVA: 0x00002050 File Offset: 0x00000250
[Token(Token = "0x600001B")]
[Address(RVA = "0x5E2788", Offset = "0x5E2788", VA = "0x5E2788")]
private void LateUpdate()
{
}

// Token: 0x0600002E RID: 46 RVA: 0x00002050 File Offset: 0x00000250
[Token(Token = "0x600001C")]
[Address(RVA = "0x5E2A70", Offset = "0x5E2A70", VA = "0x5E2A70")]
private void OnTriggerEnter2D(Collider2D col)
{
}

// Token: 0x0600002F RID: 47 RVA: 0x00002050 File Offset: 0x00000250
[Token(Token = "0x600001D")]
[Address(RVA = "0x5E30C8", Offset = "0x5E30C8", VA = "0x5E30C8")]
private void OnCollisionEnter2D(Collision2D col)
{
}

// Token: 0x06000030 RID: 48 RVA: 0x00002050 File Offset: 0x00000250
[Token(Token = "0x600001E")]
[Address(RVA = "0x5E2FAC", Offset = "0x5E2FAC", VA = "0x5E2FAC")]
public void KillPlayer()
{
}

GameManager类中需要关注UpdateScore方法

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// GameManager
// Token: 0x06000006 RID: 6 RVA: 0x00002050 File Offset: 0x00000250
[Token(Token = "0x6000006")]
[Address(RVA = "0x5E09BC", Offset = "0x5E09BC", VA = "0x5E09BC")]
public void UpdateScore()
{
}

上述方法的实现都在libil2cpp.so文件中，下面使用ida32分析该文件

使用idapython加载Il2CppDumper的ida_with_struct_py3.py脚本，选择script.json和il2cpp.h文件，恢复函数名和结构体

  • PlayerController__Update

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    void PlayerController__Update(PlayerController_o *this)
    {
        if ( this->fields.start )
        {
            tiltSmooth = this->fields.tiltSmooth;
            UnityEngine_Quaternion__Lerp(&v32, v33[0], v28, tiltSmooth * deltaTime, 0);
            UnityEngine_Transform__set_rotation(transform, v32, 0);
        }
        else
        {
            UnityEngine_Transform__set_localPosition(v16, v34, 0);
        }
        UnityEngine_Transform__set_rotation(v17, v29, 0);
    }

    主要是设置旋转，设置位置

  • PlayerController__LateUpdate

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    void PlayerController__LateUpdate(PlayerController_o*this)
    {
        if (Instance->fields.start && UnityEngine_Input__GetMouseButtonDown(0, 0))
        {
            UnityEngine_Rigidbody2D__set_gravityScale(this->fields.playerRigid, 1.0, 0);
            this->fields.tiltSmooth = this->fields.minTiltSmooth;
            UnityEngine_Transform__set_rotation(transform, this->fields.upRotation, 0);
            UnityEngine_Vector2__get_zero(&value, 0);
            UnityEngine_Rigidbody2D__set_velocity(playerRigid, value, 0);
            UnityEngine_Vector2__get_up(&v11, 0);
            UnityEngine_Vector2__op_Multiply_2987556(&force, v11, this->fields.thrust, 0);
            UnityEngine_Rigidbody2D__AddForce(v7, force, 0);
        }
        UnityEngine_Rigidbody2D__get_velocity(&value, this->fields.playerRigid, 0);
        if (value.fields.y < -1.0)
        {
            this->fields.tiltSmooth = this->fields.maxTiltSmooth;
            UnityEngine_Rigidbody2D__set_gravityScale(v9, 2.0, 0);
        }
    }

    这个函数的内容相对就多一些类，但是根据函数名很容易分析出功能，主要是两个if内的内容，第一个if当屏幕被点击时进入，把小鸟的刚体组件重力影响gravityScale修改为1.0，将刚体组件的速度向量velocity设置为0，为刚体组件施加一个y反向的力，大小为this->fields.thrust，该部分的目的是让小鸟有一个向上的速度；第二个if先判断向下的速度，当向下速度小于1.0时增大刚体的重力影响

  • PlayerController__OnTriggerEnter2D

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    void PlayerController__OnTriggerEnter2D(PlayerController_o*this, UnityEngine_Collider2D_o* col)
    {
        if (UnityEngine_Component__CompareTag(transform, (System_String_o*)StringLiteral_3006, 0))
        {
            GameManager__UpdateScore(GameManager_TypeInfo->static_fields->Instance, v7);
        }
        else
        {
            if (UnityEngine_Component__CompareTag(v8, (System_String_o*)StringLiteral_3014, 0))
            {
                PlayerController__KillPlayer(this, v29);
            }
        }
    }

    这里主要是两个CompareTag，第一个CompareTag比较进入的物体是否为Score，如果是Score则调用GameManager__UpdateScore更新游戏分数，第二个CompareTag比较进入的物体是否为Obstacle，如果是Obstacle则调用PlayerController__KillPlayer触发死亡

  • PlayerController__OnCollisionEnter2D

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    void PlayerController__OnCollisionEnter2D(PlayerController_o*this, UnityEngine_Collision2D_o* col,)
    {
        if (UnityEngine_Component__CompareTag(transform, (System_String_o*)StringLiteral_3015, 0))
        {
            PlayerController__KillPlayer(this, v6);
        }
    }

    这里只有一个CompareTag，比较碰撞的物体是否为Ground，是Ground则调用PlayerController__KillPlayer触发死亡

  • PlayerController__KillPlayer

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    void __fastcall PlayerController__KillPlayer(PlayerController_o *this)
    {
        GameManager__EndGame(GameManager_TypeInfo->static_fields->Instance, method);
        UnityEngine_Vector2__get_zero(&v5, 0);    
        UnityEngine_Rigidbody2D__set_velocity(playerRigid, v5, 0);
    }

    调用GameManager__EndGame结束游戏，将小鸟刚体速度向量设置为0

  • GameManager__UpdateScore

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    void GameManager__UpdateScore(GameManager_o *this)
    {
        gameScoreText = this->fields.gameScoreText;
        v4 = this->fields.gameScore + 1;
        this->fields.gameScore = v4;
        SoundManager__PlayTheAudio(SoundManager_TypeInfo->static_fields->Instance, (System_String_o*)StringLiteral_3005, v8);
    }

    分数+1，刷新分数显示，播放音乐

Patch二进制文件破解

在上面分析里面可以知道有两个CompareTag分支会触发死亡，只要Patch掉这两个分支，就可以轻松实现无敌效果，至于能不能关闭小鸟与管道的碰撞，可以猜测管道属于Obstacle，地面属于Ground，因此小鸟可以穿过管道，但是不会穿过地面

汇编界面查看这两个分支

这里是PlayerController__OnTriggerEnter2D的死亡分支，比较进入的物体是否为Obstacle，当比较结果不为1时调整到函数末尾返回，否则进入后续代码触发死亡，将BNE修改为B指令即可

继续查看PlayerController__OnCollisionEnter2D中的CompareTag分支，与上面的情况类似，将BNE修改为B指令

分数的更新在GameManager__UpdateScore中，将分数加一进行修改即可实现修改游戏分数，修改如下，将加一修改为加0xFF

保存修改并上传到手机

使用mt文件管理器将修改后的libil2cpp.so添加到apk中重新打包签名

安装测试

无论是碰撞地面还是管道，都不会死亡，并且一次得分为255分，游戏破解完成

frida一把梭

将frida-server上传到手机，编写python脚本附加到游戏

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

def main():
    device = frida.get_usb_device()
    app = device.get_frontmost_application()
    process = device.attach(app.pid)

    while (True):
        jscode = ""
        print("[0] : 退出")
        print("[1] : 开启无敌")
        print("[2] : 关闭无敌")
        print("[3] : 开启飞行")
        print("[4] : 关闭飞行")
        print("[5] : 加分数")
        # print("[9] : hook测试")
        choice = int(input(">> "))
        match choice:
            case 0:
                break
            case 1:
                jscode = invincible_js
            case 2:
                jscode = off_invincible_js
            case 3:
                jscode = fly_js
            case 4:
                jscode = off_fly_js
            case 5:
                jscode = add_score_js
            # case 9:
            #     jscode = hook_js
            case _:
                print("输入错误")
        script = process.create_script(jscode)
        script.on('message', on_message)
        script.load()

    process.detach()

if __name__ == "__main__":
    main()

实现的功能有无敌、飞行和加分数，下面分别分析frida脚本内容

  • 开启无敌

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    Java.perform(() => {
        var libil2cpp = Process.findModuleByName("libil2cpp.so");
        // OnTriggerEnter2D
        var offset1 = 0x5E2BCC;
        var addr1 = libil2cpp.base.add(offset1);
        var arr1 = [0xE5, 0x00, 0x00, 0xEA]; // B 0x5E2F68
        // 修改内存保护
        Memory.protect(addr1, 0x1000, 'rwx');
        Memory.writeByteArray(addr1, arr1);
        // OnCollisionEnter2D
        var offset2 = 0x5E30CC;
        var addr2 = libil2cpp.base.add(offset2);
        var arr2 = [0x40, 0x00, 0x00, 0xEA]; // B 0x5E31D4
        // 修改内存保护
        Memory.protect(addr2, 0x1000, 'rwx');
        Memory.writeByteArray(addr2, arr2);
    });

    其实就是对内存中CompareTag的分支进行修改，将BNE修改为B指令，需要注意的是地址需要用基地址+相对偏移的方式得到，修改前需要修改段保护权限

  • 关闭无敌

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    Java.perform(() => {
        var libil2cpp = Process.findModuleByName("libil2cpp.so");
        // OnTriggerEnter2D
        var offset1 = 0x5E2BCC;
        var addr1 = libil2cpp.base.add(offset1);
        var arr1 = [0xE5, 0x00, 0x00, 0x1A]; // BNE 0x5E2F68
        // 修改内存保护
        Memory.protect(addr1, 0x1000, 'rwx');
        Memory.writeByteArray(addr1, arr1);
        // OnCollisionEnter2D
        var offset2 = 0x5E30CC;
        var addr2 = libil2cpp.base.add(offset2);
        var arr2 = [0x18, 0xB0, 0x8D, 0xE2]; // ADD R11, SP, #0x18
        // 修改内存保护
        Memory.protect(addr2, 0x1000, 'rwx');
        Memory.writeByteArray(addr2, arr2);
    });

    将两条指令改回来

  • 开启飞行

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    Java.perform(() => {
        var libil2cpp = Process.findModuleByName("libil2cpp.so");
        // 在LateUpdate函数中有设置重力的部分, 将数值修改为0.125减轻重力的影响
        var offset1 = 0x5E289C;
        var addr1 = libil2cpp.base.add(offset1);
        var arr1 = [0x3D, 0x14, 0xA0, 0xE3]; // MOV R1. #0x3D000000 0.03125
        // 修改内存保护
        Memory.protect(addr1, 0x1000, 'rwx');
        Memory.writeByteArray(addr1, arr1);
        var offset2 = 0x5E2A38; 
        var addr2 = libil2cpp.base.add(offset2);
        var arr2 = [0x3D, 0x14, 0xA0, 0xE3]; // MOV R1. #0x3D000000 0.03125
        // 修改内存保护
        Memory.protect(addr1, 0x1000, 'rwx');
        Memory.writeByteArray(addr1, arr1);
        // 将tiltSmooth修改为maxTiltSmooth的分支patch掉
        var offset3 = 0x5E2A14; 
        var addr3 = libil2cpp.base.add(offset3);
        var arr3 = [0x0A, 0x00, 0x00, 0xEA]; // B 0x5E2A44
        // 修改内存保护
        Memory.protect(addr3, 0x1000, 'rwx');
        Memory.writeByteArray(addr3, arr3);
        // 还需要将thrust推力减小
        // 由于不能直接拿到PlayerController的实例,需要先hook Update, 获得实例之后才能继续修改
        var pc_instance = NULL;
        var func_offset = 0x5E23E4; // PlayerController__Update
        var func_addr = libil2cpp.base.add(func_offset);
        // 函数对象
        var targetFunc = new NativeFunction(func_addr, 'void', ['pointer']);
        // hook
        Interceptor.attach(targetFunc, {
            onEnter: function (args) {
                // send(args[0]);
                pc_instance = args[0];
                Interceptor.detachAll();
                send(`PlayerController Instance: ${pc_instance}`);
                var thrust_ptr = pc_instance.add(0xC); // 偏移0xC
                Memory.writeFloat(thrust_ptr, 50);
                var thrust = Memory.readFloat(thrust_ptr);
                send(thrust);
            }
        });
    });

    开启飞行稍微有点复杂，首先需要修改刚体的重力，由于很难通过地址去之间修改重力值，并且前面分析知道在Update中会持续修改重力，直接改内存不可行，所以选择Patch修改重力部分的代码，原来的代码中一处设置重力为2.0，一处为1.0，这里将其修改为0.03125，这个值16进制表示方便，至于为什么不设置为0，是为了放置小鸟飞出屏幕，这里将其改小实现缓降的效果；tiltSmooth会影响小鸟下落的速度（貌似是旋转速度，没仔细测试，顺便改了），把tiltSmooth修改为maxTiltSmooth的分支patch掉的分支Patch掉；另外还影响飞行效果的就是点击屏幕时小鸟往上飞，需要将向上飞的效果减弱，不然容易飞出屏幕，经过前面的分析可以知道点击屏幕后会给小鸟一个向上的力，这个力保存在this->fields.thrust中，想要找到这个值，需要首先知道PlayerController实例的位置，但是显然没法直接得到，所以需要使用其他的方式来获取实例的地址，因为Update方法在每帧都会调用，并且第一个参数就是PlayerController的实例，所以可以直接hookUpdate函数，读取第一个参数，得到所需的实例地址，再根据偏移，得到this->fields.thrust的指针，经过测试可以知道施加的向上的力大小默认为225，这里改为50，减小向上飞的效果

  • 关闭飞行

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    Java.perform(() => {
        var libil2cpp = Process.findModuleByName("libil2cpp.so");
        // 在LateUpdate函数中有设置重力的部分, 恢复其数值
        var offset1 = 0x5E289C;
        var addr1 = libil2cpp.base.add(offset1);
        var arr1 = [0xFE, 0x15, 0xA0, 0xE3]; // MOV R1, #0x3F800000
        // 修改内存保护
        Memory.protect(addr1, 0x1000, 'rwx');
        Memory.writeByteArray(addr1, arr1);
        var offset2 = 0x5E2A38;
        var addr2 = libil2cpp.base.add(offset2);
        var arr2 = [0x01, 0x11, 0xA0, 0xE3]; // MOV R1, #0x40000000
        // 修改内存保护
        Memory.protect(addr1, 0x1000, 'rwx');
        Memory.writeByteArray(addr1, arr1);
        // 将tiltSmooth修改为maxTiltSmooth的分支恢复
        var offset3 = 0x5E2A14; 
        var addr3 = libil2cpp.base.add(offset3);
        var arr3 = [0x0A, 0x00, 0x00, 0x5A]; // BPL 0x5E2A44
        // 修改内存保护
        Memory.protect(addr3, 0x1000, 'rwx');
        Memory.writeByteArray(addr3, arr3);
        // 恢复thrust推力
        // 由于不能直接拿到PlayerController的实例,需要先hook Update, 获得实例之后才能继续修改
        var pc_instance = NULL;
        var func_offset = 0x5E23E4; // PlayerController__Update
        var func_addr = libil2cpp.base.add(func_offset);
        // 函数对象
        var targetFunc = new NativeFunction(func_addr, 'void', ['pointer']);
        // hook
        Interceptor.attach(targetFunc, {
            onEnter: function (args) {
                // send(args[0]);
                pc_instance = args[0];
                Interceptor.detachAll();
                send(`PlayerController Instance: ${pc_instance}`);
                var thrust_ptr = pc_instance.add(0xC); // 偏移0xC
                Memory.writeFloat(thrust_ptr, 225);
                var thrust = Memory.readFloat(thrust_ptr);
                send(`thrust: ${thrust}`);
            }
        });
    });

    开启飞行的逆过程

  • 修改分数

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    3
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    Java.perform(() => {
        var libil2cpp = Process.findModuleByName("libil2cpp.so");
        // 读取GameManager_TypeInfo
        var gm_info_addr = libil2cpp.base.add(0x7690F0);
        var gm_info = Memory.readPointer(gm_info_addr);
        var gm_static_filed_addr = gm_info.add(0x5C); // 结构体偏移0x5C
        var gm_static_filed = Memory.readPointer(gm_static_filed_addr);
        var gm_instance = Memory.readPointer(gm_static_filed); // 偏移0x00
        var gm_score_ptr = gm_instance.add(0x50); // 分数偏移0x50
        var gm_score = Memory.readS32(gm_score_ptr);
        Memory.writeS32(gm_score_ptr, gm_score+100); // 加100分
        gm_score = Memory.readS32(gm_score_ptr); // 修改分数
        send(`game score: ${gm_score}`);
    });

    改分和设置飞行类似，需要通过实例找偏移再找到要改的数据的位置，但是GameManager是个静态类，直接有导出的地址，经过几次偏移就能得到，修改内存就能改分，这里直接加100分，遗憾的一点是改完后不会自动刷新，需要游戏触发一次更新分数才会显示，本来是想用frida调用UpdateScore函数的，但是调用的时候一直出错，所有没能实现自动刷新的效果

使用未修改的游戏安装包安装测试：

腾讯游戏客户端安全
外挂实现分析-移动端
https://blog.noxke.icu/2023/11/12/TencentGameClient/外挂实现分析-移动端/
作者
noxke
发布于
2023年11月12日
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