4 метода обхода верификации SSL-сертификатов в Android

Автор: Cody Wass

Прошли те времена, когда мобильные приложения мужественно игнорировали все ошибки, связанные с SSL, и позволяли перехватывать и модифицировать трафик. Современные приложения, как минимум, проверяют цепочки сертификатов на валидность и принадлежность к достоверному центру сертификации. Мы, пентестеры, ставим перед собой задачу «убедить» приложение, что сертификат надежный с целью выполнения атаки типа «человек посередине» и последующего изменения трафика. В этой статье будут рассмотрены следующие техники обхода проверок SSL-сертификатов в Android:

• Добавление сертификатов в хранилище достоверных сертификатов.
• Перезапись упакованных сертификатов.
• Использование скрипта Frida для обхода проверок SSL-сертификатов.
• Изменение кода проверки сертификата.

Некоторые из вышеуказанных техник - простые, другие – более сложные в реализации. Мы рассмотрим каждый из этих методов без особого углубления в специфические детали.

Зачем нужна MITM-атака на SSL

Чтобы просматривать и изменять вызовы веб-службы, используемой мобильным приложением, нам понадобится промежуточный прокси сервер для перехвата, созданный при помощи утилит навроде BurpSuite или ZAP. При перехвате SSL-трафика SSL-соединение прерывается на стороне прокси-сервера. Сертификат, отсылаемый прокси-сервером, анализируется мобильным приложением, как если бы прокси был оконечной точкой веб-службы. По умолчанию самоподписанный сертификат, генерируемые утилитами наподобие Burp, не будет принадлежать проверенной достоверной цепочке. Если сертификат нельзя проверить на достоверность, большинство мобильных будут обрывать соединение вместо того, чтобы подключаться и работать в потенциально незащищенном канале. Техники, представленные ниже, предназначены для одной цели – убедить мобильное приложение, что сертификат, отправляемый прокси-сервером, является достоверным.

Техника 1 – Добавление сертификата в хранилище пользовательских сертификатов

Самый простой способ избежать SSL-ошибок – обзавестись валидным и надежным сертификатом. Эта задача решается относительно просто, если вы сможете установить достоверный сертификат на устройство. Если операционная система доверяет вашему центру сертификации, то будет доверять и сертификату, подписанному центром сертификации.

В Android есть два встроенных хранилища сертификатов, которые отслеживают, каким центрам сертификации доверяет операционная система: системное хранилище (хранит предустановленные сертификаты) и пользовательское хранилище (хранит сертификаты, добавленные пользователями).

Выдержка с сайта developer.android.com:

По умолчанию безопасные соединения (использующие протоколы TLS, HTTPS и им подобные) во всех приложениях доверяют предустановленным системным сертификатам. В Android 6.0 (API level 23) и более ранних версиях по умолчанию также считаются достоверными сертификаты, добавленные пользователями. Приложение может настраивать свои собственные соединения на уровне приложения (base-config) и на уровне домена (domain-config).

Сей факт означает, что, если мы имеем дело с приложением, которое работает в Android 6.0 и более ранних версиях, то можно просто добавить сертификат в пользовательское хранилище. Когда приложение пытается проверить достоверность цепочки для нашего сертификата, то обнаружит, что наш центр сертификации связан с достоверным хранилищем и, следовательно, будет доверять нашему сертификату. В более новых версиях приложение не будет доверять хранилищу пользовательских сертификатов. Чтобы решить эту проблему, нужно прописать такой уровень API и версию Android, чтобы приложение стало доверять пользовательским центрам сертификации. Мы будем редактировать атрибут «platformBuildVersionCode» элемента «manifest» в файле AndroidManifest.xml.

<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android&quot; package="com.test.app" platformBuildVersionCode="25" platformBuildVersionName="7.1.1">

В коде выше в строке «platformBuildVersionCode=25» нужно поменять значение 25 на 23, а в строке platformBuildVersionName="7.1.1" значение 7.1.1 на 6.0.

<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android&quot; package="com.test.app" platformBuildVersionCode="23" platformBuildVersionName="6.0">

После переупаковки приложения с обновленным файлом AndroidManifest.xml, доверие пользовательским центрам сертификации будет восстановлено.

Если требуется запуск на конкретной версии платформы, мы можем определить тэг trust-anchors в файле «/res/xml/network_security_config.xml». Например, следующий файл (https://developer.android.com/training/articles/security-config.html) определяет новый достоверный сертификат, который должен храниться по адресу /res/raw/my_ca.

 <?xml version="1.0"  encoding="utf-8"?>
  <network-security-config>
  <base-config>
  <trust-anchors>
  <certificates src="@raw/my_ca"/>
  </trust-anchors>
  </base-config> 
</network-security-config>

Если в приложении будет проходить проверку только указанный сертификат, условия для успешного выполнения этой техники выполняются.

Техника 2 – Перезапись упакованного сертификата

Если после установки сертификата в пользовательское хранилище, изменении в настройках версии Android и успешном прохождении проверок при просмотре других ресурсов, защищенных протоколом SSL, все равно возникают ошибки, значит, разработчики внедрили дополнительные условия, которым должны удовлетворять достоверные центры сертификации. Если не забыли, в предыдущей технике внутри тэга trust-anchors добавлялся новый путь к сертификату. Подобный трюк может использоваться разработчиками для защиты приложений от перехвата SSL.

Если в приложении используется индивидуальная цепочка сертификатов, может сработать метод, связанный с перезаписью сертификата. Поскольку в некоторых случаях разработчики могут предусмотреть дополнительные методы для проверки достоверной цепочки, эта техника не гарантирует стопроцентного результата.

Рисунок 1: Перечень сертификатов, используемых приложением

Если открыть пакет приложения при помощи, например, APK Studio, то можно сразу увидеть перечень привязанных сертификатов. На картинке выше сертификаты находятся в папке «assets». Замена явно бросающегося в глаза сертификата UniversalRootCA позволит нам подсунуть приложению наш сертификат.

Техника 3 – Подключение к функциям через фреймворк Frida

Если установки собственного сертификата недостаточно для успешного перехвата SSL-трафика, скорее всего, в приложении используются техники навроде SSL pinning или дополнительная SSL-валидация. В этом случае нужно блокировать проверки через непосредственное подключение к соответствующим функциям. Ранее эта техника была доступна для реализации только на устройствах с правами суперпользователя. Однако на данный момент при помощи библиотеки Frida Gadget можно работать с приложением и получить доступ к полному функционалу фреймворка Frida без прав суперпользователя.

Если вы уже выполняли пентесты мобильных приложений, то, вероятно, знакомы с этим фреймворком. Описание всей функциональности Frida выходит за рамки этой статьи, но если говорить в общем, то этот фреймворк позволяет изменять логику работы приложения во время выполнения. Обычно Frida работает как отдельное приложение и требует прав суперпользователя на устройстве. Если у нас нет прав суперпользователя, мы можем инжектировать в пакет приложения динамическую библиотеку Frida Gadget, содержащую большую часть функционала фреймворка Frida. Эта библиотека загружается во время выполнения приложения и позволяет вносить изменения в код.
Чтобы загрузить Frida Gadget, нужно распаковать APK, вставить динамическую библиотеку, отредактировать smali-код так, чтобы динамическая библиотека вызывалась самой первой, а затем переупаковать и установить пакет. Весь этот процесс хорошо задокументирован Джоном Козиракисом (John Kozyrakis). Вначале лучше пройти все этапы вручную, чтобы лучше понять, как работает эта технология. Чтобы сэкономить время, существует утилита - Objection, которая автоматизирует весь вышеупомянутый процесс. Требуется лишь указание целевого пакета, над которым нужно выполнить манипуляции.

 C:\  >objection patchapk -s test_app.apk
  No  architecture specified. Determining it using `adb`...
  Detected  target device architecture as: armeabi-v7a
  Github  FridaGadget is v10.6.28, local is v10.6.13. Updating...
  Downloading  armeabi-v7a library to  C:\.objection\android\armeabi-v7a\libfrida-gadget.so.xz...
  Unpacking  C:\.objection\android\armeabi-v7a\libfrida-gadget.so.xz...
  Cleaning up  downloaded archives...
  Using Gadget  version: 10.6.28
  Unpacking  test_app.apk
  App already  has android.permission.INTERNET
  Reading  smali from:  C:\Temp\tmp8dxqks1u.apktemp\smali\com/test/app/TestMainActivity.smali
  Injecting  loadLibrary call at line: 10
  Writing  patched smali back to: C:\Temp\tmp8dxqks1u.apktemp\smali\com/test/app/TestMainActivity.smali
  Creating  library path: C:\Temp\tmp8dxqks1u.apktemp\lib\armeabi-v7a
  Copying  Frida gadget to libs path...
  Rebuilding  the APK with the frida-gadget loaded...
  Built new  APK with injected loadLibrary and frida-gadget
  Signing new  APK.
  jar signed.
  Signed the  new APK
  Performing  zipalign
  Zipaling  completed
  Copying  final apk from  C:\Users\cwass\AppData\Local\Temp\tmp8dxqks1u.apktemp.aligned.objection.apk to  current directory...
Cleaning up  temp files...

После завершения в нашей рабочей директории должен появиться файл «test_app.objection.apk». По умолчанию утилита objection добавляет постфикс «.objection» к имени пакета. Далее мы можем установить этот пакет так же, как и любой другой APK, при помощи команды adb install test_app.objection.apk. После того как измененный пакет установлен на целевом устройстве, во время запуска приложение должно встать на паузу на начальном экране. В этот момент мы можем подключиться к серверу Frida, который отслеживает наше устройство:

C:\>frida-ps -U
PID Name
---- ------
6383 Gadget

C:\>frida -U gadget
____
/ _ | Frida 10.3.14 - A world-class dynamic instrumentation framework
| (_| |
> _ | Commands:
/_/ |_| help -> Displays the help system
. . . . object? -> Display information about 'object'
. . . . exit/quit -> Exit
. . . .
. . . . More info at http://www.frida.re/docs/home/

[Motorola Moto G (5) Plus::gadget]-> Java.available
true

Alternatively, Objection supports interaction with the listening Frida server by using the ‘explore’ command:

C:\>objection explore
___| |_ |_|___ ___| |_|_|___ ___
| . | . | | | -_| _| _| | . | |
|___|___|_| |___|___|_| |_|___|_|_|
|___|(object)inject(ion) v1.2.2

Runtime Mobile Exploration
by: @leonjza from @sensepost

[tab] for command suggestions
com.test.app on (motorola: 7.0) [usb] # android hooking search classes TrustManager
android.security.net.config.RootTrustManager
android.app.trust.ITrustManager$Stub$Proxy
android.app.trust.ITrustManager
android.security.net.config.NetworkSecurityTrustManager
android.security.net.config.RootTrustManagerFactorySpi
android.app.trust.TrustManager
android.app.trust.ITrustManager$Stub
com.android.org.conscrypt.TrustManagerImpl
com.android.org.conscrypt.TrustManagerImpl$ExtendedKeyUsagePKIXCertPathChecker
com.android.org.conscrypt.TrustManagerImpl$TrustAnchorComparator
com.android.org.conscrypt.TrustManagerFactoryImpl
javax.net.ssl.TrustManagerFactory$1
javax.net.ssl.TrustManager
javax.net.ssl.TrustManagerFactory
javax.net.ssl.X509TrustManager
javax.net.ssl.TrustManagerFactorySpi
javax.net.ssl.X509ExtendedTrustManager
[Ljavax.net.ssl.TrustManager;

Теперь вы можете воспользоваться функцией для обхода технологии SSL pinning:

com.test.app on (motorola: 7.0) [usb] # android sslpinning disable
Job: 2f633f86-f252-4a57-958e-6b46ac8d69d1 - Starting
[6b46ac8d69d1] [android-ssl-pinning-bypass] Custom, Empty TrustManager ready
Job: 2f633f86-f252-4a57-958e-6b46ac8d69d1 – Started

Техника 4 – Реверс-инжиниринг кода верификации сертификата

Возможен такой случай, когда разработчик использует собственные SSL-библиотеки вместо системных для верификации сертификата. В этой ситуации нам нужно распаковать пакет, сконвертировать smali-код в Java-код и найти функции, отвечающие за проверку сертификата.

Если использовать «dex2jar», синтаксис будет следующим:

C:\>d2j-dex2jar.bat "C:\test_app.apk"
dex2jar C:\test_app.apk -> .\test_app-dex2jar.jar

Полученный файл .jar должен быть пригоден для открытия в вашей любимой утилите для исследования Java-приложений (например, JD-GUI).

После того как вы нашли функции, отвечающие за проверку сертификата, можно либо полностью пропатчить код, либо подцепиться к нужной функции при помощи Frida. Чтобы сэкономить время и не пересобирать полностью приложение, эффективнее подцепиться к функциям, отвечающим за проверку сертификата. Шаги, описанные в предыдущей технике, позволят подключиться к приложению, и далее вы можете либо подцепиться к функции при помощи утилит фреймворка Frida, либо при помощи приложения Objection.

Заключение

Техники, описанные в этой статье, позволяют перехватывать SSL-трафик и обходить некоторые наиболее распространенные защиты, используемые разработчиками. Кроме того, я кратко рассказал об утилите Objection и фреймворке Frida. Обход технологии SSL pinning и других защит лишь небольшая часть возможностей, которые позволяют реализовать эти инструменты.

Надеюсь, мне удалось на доступном языке рассказать о техниках, которые могут быть пригодны для оценки безопасности мобильных Android-приложений и демонстрируют важность наличия нескольких способов проведения подобного рода исследований.