Откручивание SSL пиннинга в Android приложениях

Проблемы перехвата трафика

В процессе тестирования на проникновение мобильных приложений на Android часто необходимо выяснить, каким образом приложение общается с сервером, с какими адресами происходит взаимодействие, как выглядят запросы, какие данные передаются. Но не всегда это удается сделать.

В наше время для взаимодействия компонентов веб-приложений используется протокол HTTPS, в основе которого лежат протоколы HTTP и TLS. Просто так перехватить трафик приложения не выйдет, т.к. он зашифрован. Можно, конечно, использовать прокси сервер, который с помощью своего сертификата сможет расшифровать трафик приложения и увидеть все запросы. Однако и средства защиты приложений не стоят на месте. Многие мобильные приложения используют SSL Pinning.

SSL Pinning – это внедрение SSL сертификата, который используется на сервере в код мобильного приложения. Таким образом, приложение не использует хранилище сертификатов устройства и не будет работать с сертификатом, который мы ему подсунули.

Способы защиты приложений

Для того чтобы понять, как обходить защиту, необходимо сначала разобраться, какими средствами эта защита осуществляется. Для этого существуют несколько способов.

• Trust manager

Для данного способа необходимо добавить файл сертификата в файлы приложения, затем создать KeyStore и добавить в него наш сертификат.

После этого создаем сам TrustManager, который будет работать с нашим KeyStore, в котором находится нужный сертификат.

Далее создается SSLContext, который использует наш TrustManager. Затем указываем для URLConnection SocketFactory из созданного SSLContext.

Основная суть этого метода в том, что мы используем непосредственно сам файл сертификата в проекте, а затем создаем TrustManager, который будет работать только с этим сертификатом.

Данная реализация работает непосредственно с API на достаточно низком уровне, поэтому этот способ надо использовать осторожно.

• OkHttp CertificatePinner

Вторым способом является использование библиотеки OkHttp. В ней есть удобный CertificatePinner, который с помощью своего конструктора закрепляет за доменом определенный fingerprint сертификата.

Этот fingerprint высчитывается из сертификата, с которым должно работать приложение, а затем пишется непосредственно в код.

Можно указать несколько сертификатов для разных доменов.

• Network Security Configuration

С версии Android 7.0 стала возможна настройка конфигурации сети. В папке res/xml/ создается файл network_security_config.xml, в котором прописываются правила и указываются fingerprints, как в случае с OkHttp.

Затем в AndroidManifest.xml прописывается использование данного файла в качестве android:networkSecurityConfig.

Этот способ позволяет редактировать сертификаты, не меняя исходный код приложения.

Способы обхода механизмов защиты

• Frida

Frida – инструмент для динамического внедрения кода в приложение. Утилита прямо в процессе работы приложения способна отслеживать вызовы методов приложения, модифицировать методы приложения, обращаться к памяти выполняемого приложения и многое другое.

Для обхода SSL Pinning с помощью Frida есть несколько готовых скриптов, создающих кастомный TrustManager, который будет доверять нашему сертификату. Рассмотрим скрипт.

CertificateFactory и X509Certificate нужны для создания экземпляра сертификата из считанного файла.

 FileInputStream и BufferedInputStream используются для считывания файла сертификата.

KeyStore – наш кастомный KeyStore, в который положим наш сертификат.

TrustManagerFactory создает экземпляр TrustManager, который будет работать с нашим KeyStore.

SSLcontext – реализация протокола SSL, которая выступает как factory для sslSocketFactory.

Считываем сертификат cert-der.crt, который мы предварительно поместили на устройство, и создаем экземпляр этого сертификата.

Создаем keyStore, в который складываем наш сертификат.

Создаем trustManager, который доверяет keyStore с нашим сертификатом.

Вот здесь начинается настоящее использование Frida. Данный фрагмент перезаписывает метод SSLContext. Теперь при вызове приложением метода сначала будет вызываться информационный лог в консоль, затем выполнится исходный метод, который мы перезаписываем. Но он вызовется не просто так. Вместо второго параметра, который будет передан в функцию, новая функция подставляет кастомный TrustManager с нашим сертификатом. И в конце снова информационный лог в консоль о том, что все прошло удачно.

Таким образом, данный скрипт готовит TrustManager, а затем использует его в методе вместо того, который передается (переменные a и с передаются в вызов исходной функции, а вот переменная b заменяется на кастомный TrustManager).

Frida позволяет переопределять методы, выполнять собственные скрипты. Поэтому с помощью Frida можно обойти защиту, реализованную через OkHttp CertificatePinner.

Главное преимущество этого метода – отсутствие необходимости патчить исходный код apk и пересобирать приложение. А так как нам не нужно пересобирать приложение, значит этому способу не помешают методы защиты приложения от пересборки.

С другой стороны, для данного метода необходимо подключить телефон к устройству с Frida, установить frida-server на телефон, а это не всегда удобно.

• Изменение исходного кода и пересборка apk

В случае, если мы хотим один раз произвести обход средств защиты и получить приложение, в котором не будет SSL Pinning, необходимо изменить сам код приложения.

Для этого сначала нужно декомпилировать apk файл. Декомпилируется он в smali код. Smali – ассемблер для android-приложений. Все изменения будут производиться в .smali файлах, так как именно из них будет пересобираться приложение.

Для декомпиляции можно воспользоваться удобной утилитой apktool. Также для декомпиляции работы с разобранным apk, а затем и для сборки можно использовать удобное расширение для Visual Studio Code ApkLab.

Чтобы не копаться в трудночитаемых исходных кодах smali, вышеперечисленные утилиты умеют преобразовывать их в Java-код, который уже гораздо удобнее изучать. Также утилиты предоставляют функциональность деобфускации, которая очень помогает в изучении исходного кода.

ApkLab предоставляет также автоматизированный поиск необходимых участков кода. Рассмотрим что и почему он изменяет.

В первом файле утилита закомментировала исполнение следующих методов: checkClientTrusted, checkServerTrusted, getAcceptedIssuers.

По названиям методов можно предположить, что первый проверяет, является ли клиент доверенным, второй проверяет, является ли сервер доверенным, а третий получает лист доверенных сертификатов. Но не будем гадать и перейдем к Java-коду данных методов.

Теперь мы можем уже с пониманием рассмотреть, почему утилита закомментировала эти фрагменты. Первые два метода внутри ничем не отличаются и вызывают новый метод mo9499a (такое название из-за деобфускации), который слишком большой, чтобы вставлять его здесь. Но, судя по документации, этот метод строит цепочку сертификатов до корневого сертификата, а потом проверяет, можно ли ему доверять. В данном методе при ошибке будет выброшено исключение. Но мы закомментировали вызов данной функции, поэтому никаких проверок сертификат проходить не будет, и поэтому исключений мы не получим.

Метод getAcceptedIssuers должен возвращать массив доверенных сертификатов. Но дальнейшая реализация и использование данного метода работает таким образом, что если мы вернем пустой массив, то программа будет доверять любому сертификату. Именно это и сделала утилита: закомментировала код, в котором происходит получение сертификатов из keyStore (это происходит в методе m7931a), а вместо этого просто возвращается пустой массив.

Автоматический редактор кода заменяет эти фрагменты, т.к. они используются в проверке сертификата. Поэтому, если необходимо самому изменить какие-то фрагменты проверки, сначала лучше изучить, как работают те или иные методы, а затем уже вручную менять их в smali. К тому же обычно не приходится писать много кода вместо методов. В рассмотренном выше примере не делается ничего сложнее комментирования основной функциональности и создания каких-либо переменных-заглушек.

Также можно рассмотреть OkHttp CertificatePinner. В обзоре реализации был представлен фрагмент кода, где в OkHttpClient передается CertificatePinner. Найдя в smali соответствующий метод, можно убрать строчку, в которой CertificatePinner складывается в поле объекта OkHttpClient.

• Изменение NSC (Network Security Configuration)

Самый простой способ обхода SSL Pinning.

В случае, если в приложении присутствует NSC, необходимо его изменить. В файле NSC могут быть прописаны base-config и domain-config.

В base-config может быть указано, каким сертификатам приложение может доверять.

В domain-config настраиваются домены.

Для обхода защиты достаточно лишь убрать весь блок <domain-config>.

ApkLab также умеет делать автоматическое изменение NSC файла.

В случае отсутствия файла в проекте утилита создает его с указанным выше содержимым, а также прописывает его в AndroidManifest.xml.

• Подмена файла сертификата

В случае, когда защита реализована с помощью TrustManager, использующего KeyStore, в котором лежит доверенный сертификат. Обычно KeyStore вшит в приложение. В .apk KeyStore обычно лежит либо в /res/raw, либо /assets.

Поэтому можно просто положить туда свой сертификат вместо того, который установили туда разработчики.

Итог

В связи с тем, что SSL Pinning может быть реализован множеством разных способов, от различных библиотек, до кастомных реализаций привязки сертификата, задача его обхода не всегда простая и очевидная. Каждый раз, рассматривая новое приложение, нужно изучить, какие методы используются, а затем уже применять соответствующие способы обхода, которые тоже не всегда удобны и работоспособны.

Frida достаточно сильный инструмент, но возникает неудобство в виде постоянного подключения телефона к устройству, предварительной конфигурации и прочего. А если в интернете нет готового скрипта для нужных целей, то написание собственного требует хорошего понимания работы Frida.

Непосредственный патчинг apk хорош тем, что его можно сделать всего раз и на выходе будет приложение без SSL Pinning. Однако на этом пути может помешать защита приложения от пересборки. Конечно и ее можно попытаться обойти, раз мы имеем исходный код приложения, но это потребует больше времени и сил.

Изменение Network Security Configuration достаточно простой и рабочий способ, но редко когда приложения ограничиваются только этим способом защиты. Поэтому знание обхода этого способа SSL Pinning необходимо, но недостаточно.

Подмена KeyStore с доверенным сертификатом в файлах приложения тоже легко реализуется. Но опять же данный способ может не сработать в случае, если приложение при запуске проверяет, не было ли каких-либо изменений в файлах приложения (например, высчитывает чек-сумму).

Таблица 1. Область применения

Таблица 2. Сравнение способов