淺談Cocos2djs逆向

前言

簡單聊一下cocos2djs手遊的逆向，有任何相關想法歡迎和我討論^^

一些概念

列出一些個人認為比較有用的概念：

1. Cocos遊戲的兩大開發工具分別是CocosCreator和CocosStudio，區別是前者是cocos2djs專用的開發工具，後者則是cocos2d-lua、cocos2d-cpp那些。

1. 使用Cocos Creator 2開發的手遊，生成的關鍵so默認名稱是libcocos2djs.so
2. 使用Cocos Creator 3開發的手遊，生成的關鍵so默認名稱是libcocos.so ( 入口函數非applicationDidFinishLaunching )
3. Cocos Creator在構建時可以選擇是否對.js腳本進行加密&壓縮，而加密算法固定是xxtea，還可以選擇是否使用Zip壓縮
4. libcocos2djs.so裡的AppDelegate::applicationDidFinishLaunching是入口函數，可以從這裡開始進行分析
5. Cocos2djs是Cocos2d-x的一個分支，因此https://github.com/cocos2d/cocos2d-x源碼同樣適用於Cocos2djs

自己寫一個Demo

自己寫一個Demo來分析的好處是能夠快速地判斷某個錯誤是由於被檢測到？還是本來就會如此？

版本信息

嘗試過2.4.2、2.4.6兩個版本，都構建失敗，最終成功的版本信息如下：

• 編輯器版本：Creator 2.4.13 ( 2系列裡的最高版本，低版本在AS編譯時會報一堆錯誤 )
• ndk版本：23.1.7779620
• project/build.gradle：classpath 'com.android.tools.build:gradle:8.0.2'
• project/gradle/gradle-wrapper.properties：distributionUrl=https\://services.gradle.org/distributions/gradle-8.0.2-all.zip

Cocos Creator基礎用法

由於本人不懂cocos遊戲開發，只好直接用官方的Hello World模板。

首先要設置SDK和NDK路徑

然後構建的參數設置如下，主要需要設置以下兩點：

• 加密腳本：全都勾上，密鑰用默認的
• Source Map：保留符號，這樣IDA在打開時才能看到函數名

我使用Cocos Creator能順利構建，但無法編譯，只好改用Android Studio來編譯。

使用Android Studio打開build\jsb-link\frameworks\runtime-src\proj.android-studio，然後就可以按正常AS流程進行編譯

Demo如下所示，在中心輸出了Hello, World!。

jsc腳本解密

上述Demo構建中有一個選項是【加密腳本】，它會將js腳本通過xxtea算法加密成.jsc。

而遊戲的一些功能就會通過js腳本來實現，因此cocos2djs逆向首要事件就是將.jsc解密，通常.jsc會存放在apk內的assets目錄下

獲取解密key

方法一：從applicationDidFinishLaunching入手

方法二：HOOK

1. hook set_xxtea_key

// soName: libcocos2djs.so
function hook_jsb_set_xxtea_key(soName) {
    let set_xxtea_key = Module.findExportByName(soName, "_Z17jsb_set_xxtea_keyRKNSt6__ndk112basic_stringIcNS_11char_traitsIcEENS_9allocatorIcEEEE");
    Interceptor.attach(set_xxtea_key,{
        onEnter(args){
            console.log("xxtea key: ", args[0].readCString())
        },
        onLeave(retval){

        }
    })
}

1. hook xxtea_decrypt

function hook_xxtea_decrypt(soName) {
    let set_xxtea_key = Module.findExportByName(soName, "xxtea_decrypt");
    Interceptor.attach(set_xxtea_key,{
        onEnter(args){
            console.log("xxtea key: ", args[2].readCString())
        },
        onLeave(retval){

        }
    })
}

python加解密腳本

一次性解密output_dir目錄下所有.jsc，並在input_dir生成與output_dir同樣的目錄結構。

# pip install xxtea-py
# pip install jsbeautifier

import xxtea
import gzip
import jsbeautifier
import os

KEY = "abdbe980-786e-45"

input_dir = r"cocos2djs_demo\assets" # abs path

output_dir = r"cocos2djs_demo\output" # abs path

def jscDecrypt(data: bytes, needJsBeautifier = True):
    dec = xxtea.decrypt(data, KEY)
    jscode = gzip.decompress(dec).decode()

    if needJsBeautifier:
        return jsbeautifier.beautify(jscode)
    else:
        return jscode

def jscEncrypt(data):
    compress_data = gzip.compress(data.encode())
    enc = xxtea.encrypt(compress_data, KEY)
    return enc

def decryptAll():
    for root, dirs, files in os.walk(input_dir):
        
        # 創建與input_dir一致的結構
        for dir in dirs:
            dir_path = os.path.join(root, dir)
            target_dir = output_dir + dir_path.replace(input_dir, "")
            if not os.path.exists(target_dir):
                os.mkdir(target_dir)

        for file in files:
            file_path = os.path.join(root, file)
       
            if not file.endswith(".jsc"):
                continue
            
            with open(file_path, mode = "rb") as f:
                enc_jsc = f.read()
            
            dec_jscode = jscDecrypt(enc_jsc)
            
            output_file_path = output_dir + file_path.replace(input_dir, "").replace(".jsc", "") + ".js"

            print(output_file_path)
            with open(output_file_path, mode = "w", encoding = "utf-8") as f:
                f.write(dec_jscode)

def decryptOne(path):
    with open(path, mode = "rb") as f:
        enc_jsc = f.read()
    
    dec_jscode = jscDecrypt(enc_jsc, False)

    output_path = path.split(".jsc")[0] + ".js"

    with open(output_path, mode = "w", encoding = "utf-8") as f:
        f.write(dec_jscode)

def encryptOne(path):
    with open(path, mode = "r", encoding = "utf-8") as f:
        jscode = f.read()

    enc_data = jscEncrypt(jscode)
    
    output_path = path.split(".js")[0] + ".jsc"

    with open(output_path, mode = "wb") as f:
        f.write(enc_data)

if __name__ == "__main__":
    decryptAll()

jsc文件的2種讀取方式

為實現對遊戲正常功能的干涉，顯然需要修改遊戲執行的js腳本。而替換.jsc文件是其中一種思路，前提是要找到讀取.jsc文件的地方。

方式一：從apk裡讀取

我自己編譯的Demo就是以這種方式讀取/data/app/XXX/base.apk裡assets目錄內的.jsc文件。

cocos引擎默認使用xxtea算法來對.jsc等腳本進行加密，因此讀取.jsc的操作定然在xxtea_decrypt之前。

跟cocos2d-x源碼，找使用xxtea_decrypt的地方，可以定位到LuaStack::luaLoadChunksFromZIP

向上跟會發現它的bytes數據是由getDataFromFile函數獲取

繼續跟getDataFromFile的邏輯，它會調用getContents，而getContents裡是調用fopen來打開，但奇怪的是hook fopen卻沒有發現它有打開任何.jsc文件

後來發現調用的並非FileUtils::getContents，而是FileUtilsAndroid::getContents。

它其中一個分支是調用libandroid.so的AAsset_read來讀取.jsc數據，調用AAssetManager_open來打開.jsc文件。

繼續對AAssetManager_open進行深入分析( 在線源碼 )，目的是找到能夠IO重定向的點：

1. AAssetManager_open裡調用了AssetManager::open函數

// frameworks/base/native/android/asset_manager.cpp
AAsset* AAssetManager_open(AAssetManager* amgr, const char* filename, int mode)
{
    Asset::AccessMode amMode;
    switch (mode) {
    case AASSET_MODE_UNKNOWN:
        amMode = Asset::ACCESS_UNKNOWN;
        break;
    case AASSET_MODE_RANDOM:
        amMode = Asset::ACCESS_RANDOM;
        break;
    case AASSET_MODE_STREAMING:
        amMode = Asset::ACCESS_STREAMING;
        break;
    case AASSET_MODE_BUFFER:
        amMode = Asset::ACCESS_BUFFER;
        break;
    default:
        return NULL;
    }

    AssetManager* mgr = static_cast<AssetManager*>(amgr);
    // here
    Asset* asset = mgr->open(filename, amMode);
    if (asset == NULL) {
        return NULL;
    }

    return new AAsset(asset);
}

1. AssetManager::open調用openNonAssetInPathLocked

// frameworks/base/libs/androidfw/AssetManager.cpp
Asset* AssetManager::open(const char* fileName, AccessMode mode)
{
    AutoMutex _l(mLock);
    LOG_FATAL_IF(mAssetPaths.size() == 0, "No assets added to AssetManager");
    String8 assetName(kAssetsRoot);
    assetName.appendPath(fileName);

    size_t i = mAssetPaths.size();
    while (i > 0) {
        i--;
        ALOGV("Looking for asset '%s' in '%s'\n",
                assetName.string(), mAssetPaths.itemAt(i).path.string());
        // here
        Asset* pAsset = openNonAssetInPathLocked(assetName.string(), mode, mAssetPaths.itemAt(i));
        if (pAsset != NULL) {
            return pAsset != kExcludedAsset ? pAsset : NULL;
        }
    }

    return NULL;
}

1. AssetManager::openNonAssetInPathLocked先判斷assets是位於.gz還是.zip內，而.apk與.zip基本等價，因此理應會走else分支。 奇怪的是當我使用frida hook驗證時，能順利hook到openAssetFromZipLocked，卻hook不到getZipFileLocked，顯然是不合理的。

// frameworks/base/libs/androidfw/AssetManager.cpp
Asset* AssetManager::openNonAssetInPathLocked(const char* fileName, AccessMode mode,
    const asset_path& ap)
{
    Asset* pAsset = NULL;

    if (ap.type == kFileTypeDirectory) {
        String8 path(ap.path);
        path.appendPath(fileName);

        pAsset = openAssetFromFileLocked(path, mode);

        if (pAsset == NULL) {
            /* try again, this time with ".gz" */
            path.append(".gz");
            pAsset = openAssetFromFileLocked(path, mode);
        }

        if (pAsset != NULL) {
            //printf("FOUND NA '%s' on disk\n", fileName);
            pAsset->setAssetSource(path);
        }

    // run this branch
    } else {
        String8 path(fileName);
				// here
        ZipFileRO* pZip = getZipFileLocked(ap);
        if (pZip != NULL) {

            ZipEntryRO entry = pZip->findEntryByName(path.string());
            if (entry != NULL) {
                
                pAsset = openAssetFromZipLocked(pZip, entry, mode, path);
                pZip->releaseEntry(entry);
            }
        }

        if (pAsset != NULL) {
            pAsset->setAssetSource(
                    createZipSourceNameLocked(ZipSet::getPathName(ap.path.string()), String8(""),
                                                String8(fileName)));
        }
    }

    return pAsset;
}

1. 嘗試繼續跟剛剛hook失敗的AssetManager::getZipFileLocked，它調用的是AssetManager::ZipSet::getZip。 同樣用frida hook getZip，這次成功了，猜測是一些優化移除了getZipFileLocked而導致hook 失敗。

// frameworks/base/libs/androidfw/AssetManager.cpp
ZipFileRO* AssetManager::getZipFileLocked(const asset_path& ap)
{
    ALOGV("getZipFileLocked() in %p\n", this);

    return mZipSet.getZip(ap.path);
}

1. ZipSet::getZip會調用SharedZip::getZip，後者直接返回mZipFile。

// frameworks/base/libs/androidfw/AssetManager.cpp
ZipFileRO* AssetManager::ZipSet::getZip(const String8& path)
{
    int idx = getIndex(path);
    sp<SharedZip> zip = mZipFile[idx];
    if (zip == NULL) {
        zip = SharedZip::get(path);
        mZipFile.editItemAt(idx) = zip;
    }
    return zip->getZip();
}

ZipFileRO* AssetManager::SharedZip::getZip()
{
    return mZipFile;
}

1. 尋找mZipFile賦值的地方，最終會找到是由ZipFileRO::open(mPath.string())賦值。

// frameworks/base/libs/androidfw/AssetManager.cpp
AssetManager::SharedZip::SharedZip(const String8& path, time_t modWhen)
    : mPath(path), mZipFile(NULL), mModWhen(modWhen),
      mResourceTableAsset(NULL), mResourceTable(NULL)
{
    if (kIsDebug) {
        ALOGI("Creating SharedZip %p %s\n", this, (const char*)mPath);
    }
    ALOGV("+++ opening zip '%s'\n", mPath.string());
    // here
    mZipFile = ZipFileRO::open(mPath.string());
    if (mZipFile == NULL) {
        ALOGD("failed to open Zip archive '%s'\n", mPath.string());
    }
}

💡

從frameworks/base/libs/androidfw/Android.bp可知上述代碼的lib文件是libandroidfw.so，位於/system/lib64/下。將其pull到本地然後用IDA打開，就能根據IDA所示的函數導出名稱/地址對這些函數進行hook。

方式二：從應用的數據目錄裡讀取

無論是方式一還是方式二，.jsc數據都是通過getDataFromFile獲取。而getDataFromFile裡調用了getContents。

getDataFromFile -> getContents

在方式一中，我一開始看的是FileUtils::getContents，但其實是FileUtilsAndroid::getContents才對。

只有當fullPath[0] == '/'時才會調用FileUtils::getContents，而FileUtils::getContents會調用fopen來打開.jsc

// https://github.com/cocos2d/cocos2d-x/blob/76903dee64046c7bfdba50790be283484b4be271/cocos/platform/android/CCFileUtils-android.cpp
FileUtils::Status FileUtilsAndroid::getContents(const std::string& filename, ResizableBuffer* buffer) const
{
    static const std::string apkprefix("assets/");
    if (filename.empty())
        return FileUtils::Status::NotExists;

    string fullPath = fullPathForFilename(filename);

    if (fullPath[0] == '/')
		    // here
        return FileUtils::getContents(fullPath, buffer);
        
    // 方式一會走這裡....
}

替換思路

正常來說有以下幾種替換腳本的思路：

1. 找到讀取.jsc文件的地方進行IO重定向。
2. 直接進行字節替換，即替換xxtea_decypt解密前的.jsc字節數據，或者替換xxtea_decypt解密後的明文.js腳本。 這裡的替換是指開闢一片新內存，將新的數據放到這片內存，然後替換指針的指向。
3. 直接替換apk裡的.jsc，然後重打包apk。
4. 替換js明文，不是像2那樣開闢一片新內存，而是直接修改原本內存的明文js數據。

經測試後發現只有1、3、4是可行的，2會導致APP卡死( 原因不明？？？ )。

思路一實現

從上述可知第一種.jsc讀取方式會先調用ZipFileRO::open(mPath.string())來打開apk，之後再通過AAssetManager_open來獲取.jsc。

hook ZipFileRO::open看看傳入的參數是什麼。

function hook_ZipFile_open(flag) {
    let ZipFile_open = Module.getExportByName("libandroidfw.so", "_ZN7android9ZipFileRO4openEPKc"); 
    console.log("ZipFile_open: ", ZipFile_open)
    return Interceptor.attach(ZipFile_open,
        {
            onEnter: function (args) {
                console.log("arg0: ", args[0].readCString());
            },
            onLeave: function (retval) {

            }
        }
    );
}

可以看到其中一條是當前APK的路徑，顯然assets也是從這裡取的，因此這裡是一個可以嘗試重定向點，先需構造一個fake.apk push 到/data/app/XXX/下，然後hook IO重定向到fake.apk實現替換。

對我自己編譯的Demo而言，無論是以apktool解包&重打包的方式，還是直接解壓縮&重壓縮&手動命名的方式來構建fake.apk都是可行的，但要記得賦予fake.apk最低644的權限。

以下是我使用上述方法在我的Demo中實踐的效果，成功修改中心的字符串。

但感覺這種方式的實用性較低( 什至不如直接重打包… )

思路二嘗試(失敗)

連這樣僅替換指針指向都會導致APP卡死？？

function hook_xxtea_decrypt() {
    Interceptor.attach(Module.findExportByName("libcocos2djs.so", "xxtea_decrypt"), {
        onEnter(args) {
            let jsc_data = args[0];
            let size = args[1].toInt32();
            let key = args[2].readCString();
            let key_len = args[3].toInt32();
            this.arg4 = args[4];

            let target_list = [0x15, 0x43, 0x73];
            let flag = true;
            for (let i = 0; i < target_list.length; i++) {
                if (target_list[i] != Memory.readU8(jsc_data.add(i))) {
                    flag = false;
                }
            }
            this.flag = flag;
            if (flag) {
                let new_size = size;
                let newAddress = Memory.alloc(new_size);
                Memory.protect(newAddress, new_size, "rwx")
                Memory.protect(args[0], new_size, "rwx")
                Memory.writeByteArray(newAddress, jsc_data.readByteArray(new_size))
                args[0] = newAddress;
            }

        },
        onLeave(retval) {
        }
    })

}

思路四實現

參考這位大佬的文章可知cocos2djs內置的v8引擎最終通過evalString來執行.jsc解密後的js代碼。

在正式替換前，最好先通過hook evalString的方式保存一份目標js( 因為遊戲的熱更新策略等原因，可能導致evalString執行的js代碼與你從apk裡手動解密.jsc得到的js腳本有所不同 )。

function saveJscode(jscode, path) {
    var fopenPtr = Module.findExportByName("libc.so", "fopen");
    var fopen = new NativeFunction(fopenPtr, 'pointer', ['pointer', 'pointer']);
    var fclosePtr = Module.findExportByName("libc.so", "fclose");
    var fclose = new NativeFunction(fclosePtr, 'int', ['pointer']);
    var fseekPtr = Module.findExportByName("libc.so", "fseek");
    var fseek = new NativeFunction(fseekPtr, 'int', ['pointer', 'int', 'int']);
    var ftellPtr = Module.findExportByName("libc.so", "ftell");
    var ftell = new NativeFunction(ftellPtr, 'int', ['pointer']);
    var freadPtr = Module.findExportByName("libc.so", "fread");
    var fread = new NativeFunction(freadPtr, 'int', ['pointer', 'int', 'int', 'pointer']);
    var fwritePtr = Module.findExportByName("libc.so", "fwrite");
    var fwrite = new NativeFunction(fwritePtr, 'int', ['pointer', 'int', 'int', 'pointer']);

    let newPath = Memory.allocUtf8String(path);

    let openMode = Memory.allocUtf8String('w');

    let str = Memory.allocUtf8String(jscode);

    let file = fopen(newPath, openMode);
    if (file != null) {
        fwrite(str, jscode.length, 1, file)
        fclose(file);

    }
    return null;
}

function hook_evalString() {
    Interceptor.attach(Module.findExportByName("libcocos2djs.so", "_ZN2se12ScriptEngine10evalStringEPKclPNS_5ValueES2_"), {
        onEnter(args) {
            let path = args[4].readCString();
            path = path == null ? "" : path;
            let jscode = args[1];
            let size = args[2].toInt32();
            if (path.indexOf("assets/script/index.jsc") != -1) {
                saveJscode(jscode.readCString(), "/data/data/XXXXXXX/test.js");
            }
        }
    })
}

利用Memory.scan來找到修改的位置

function findReplaceAddr(startAddr, size, pattern) {
    Memory.scan(startAddr, size, pattern, {
        onMatch(address, size) {
            console.log("target offset: ", ptr(address - startAddr))
            return 'stop';
        },
        onComplete() {
            console.log('Memory.scan() complete');
        }
    });
}

function hook_evalString() {
    Interceptor.attach(Module.findExportByName("libcocos2djs.so", "_ZN2se12ScriptEngine10evalStringEPKclPNS_5ValueES2_"), {
        onEnter(args) {
            let path = args[4].readCString();
            path = path == null ? "" : path;
            let jscode = args[1];
            let size = args[2].toInt32();
            if (path.indexOf("assets/script/index.jsc") != -1) {
                let pattern = "76 61 72 20 65 20 3D 20 64 2E 50 6C 61 79 65 72 41 74 74 72 69 62 75 74 65 43 6F 6E 66 69 67 2E 67 65 74 44 72 65 61 6D 48 6C 70 65 49 74 65 6D 44 72 6F 70 28 29 2C";
                findReplaceAddr(jscode, size, pattern);
            }
        }
    })
}

最後以Memory.writeU8來逐字節修改，不用Memory.writeUtf8String的原因是它默認會在最終添加'\0'而導致報錯。

function replaceEvalString(jscode, offset, replaceStr) {
    for (let i = 0; i < replaceStr.length; i++) {
        Memory.writeU8(jscode.add(offset + i), replaceStr.charCodeAt(i))
    }
}

// 例:
function cheatAutoChopTree(jscode) {
    let replaceStr = 'true || "                                 "';
    replaceEvalString(jscode, 0x3861f6, replaceStr)
}

某砍樹手遊實踐

以某款砍樹遊戲來進行簡單的實踐。

遊戲有自動砍樹的功能，但需要符合一定條件

如何找到對應的邏輯在哪個.jsc中？直接搜字符串就可以。

利用上述替換思路4來修改對應的js判斷邏輯，最終效果：

結語

思路4那種替換手段有大小限制，不能隨意地修改，暫時還未找到能隨意修改的手段，有知道的大佬還請不嗇賜教，有任何想法也歡迎交流^^