INFO5995 Assignment 1 Task 1 - APK 逆向工程分析指南

本文档详细解析 APK 逆向工程作业的完整流程，帮助理解如何分析 Android 应用并发现安全漏洞。

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1. 作业概述

这是一个 APK 逆向工程 作业，核心任务是： - 分析给定的 Android APK 文件 - 找出应用的基本信息（包名、入口 Activity） - 发现潜在的安全漏洞

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2. 文件夹结构

apk_analysis_20260312_2119/
├── README/
│   ├── README.md              # 总体说明
│   ├── FINDINGS_a1_case1.md  # 已验证的发现结果
│   └── PLAYBOOK.md           # 可重复的操作流程
├── apktool/                  # apktool 反编译输出（资源 + manifest）
├── jadx/                     # jadx 反编译输出（Java 源码）
└── a1_case1.apk             # 原始 APK 文件

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3. 工具介绍

工具	作用
apktool	把 APK 解包，得到 smali 代码和 AndroidManifest.xml
jadx	把 APK 反编译成 Java 源码（更可读）
aapt	查看 APK 的基本信息（包名、入口 Activity）
rg (ripgrep)	在源码里搜索关键词

3.1 环境配置

# 安装工具
brew install apktool jadx --quiet
brew install --cask android-commandlinetools --quiet

# 配置环境变量
export JAVA_HOME=/opt/homebrew/opt/openjdk/libexec/openjdk.jdk/Contents/Home
export PATH="$JAVA_HOME/bin:$PATH"
export ANDROID_SDK_ROOT=/opt/homebrew/share/android-commandlinetools

# 安装 build-tools
yes | sdkmanager --sdk_root="$ANDROID_SDK_ROOT" --licenses
sdkmanager --sdk_root="$ANDROID_SDK_ROOT" "build-tools;35.0.0"

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4. 分析流程

Step 1: 基础信息提取

APK="/absolute/path/to/app.apk"

# 用 aapt 查看包名和入口 Activity
aapt dump badging "$APK" | rg "package:|launchable-activity:"

输出示例：

package: name='com.example.mastg_test0016'
launchable-activity: name='com.example.mastg_test0016.MainActivity'

Step 2: 反编译 APK

# 用 apktool 解包
apktool d "$APK" -o apktool

# 用 jadx 反编译成 Java 源码
jadx -d jadx "$APK"

Step 3: 查找关键文件

# 查看 AndroidManifest.xml
cat apktool/AndroidManifest.xml

# 搜索 Login 相关代码
rg -n --glob "*.java" -i "login|auth|password" jadx/sources/

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5. 作业要求与答案

5.1 必须提交的内容

序号	要求	示例答案
1	Package Name	com.example.mastg_test0016
2	Main Activity	com.example.mastg_test0016.MainActivity
3	Manifest 文件路径	apktool/AndroidManifest.xml
4	Login 类文件路径	jadx/sources/com/example/mastg_test0016/Login.java
5	发现的漏洞	使用 java.util.Random 生成 session token

5.2 证据格式

每个答案需要包含： - 值（Value）：具体的内容 - 证据（Evidence）：从哪里发现的（命令输出、文件路径+行号）

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6. 发现的漏洞分析

6.1 漏洞位置

• 文件：jadx/sources/com/example/mastg_test0016/Login.java
• 函数：generateSessionToken()

6.2 漏洞代码

private String generateSessionToken() {
    Random random = new Random();
    StringBuilder sb = new StringBuilder(16);
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
        sb.append("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789"
            .charAt(random.nextInt(62)));
    }
    return sb.toString();
}

6.3 漏洞危害

问题：使用 java.util.Random 生成 session token

为什么不安全： - Random 是伪随机数生成器（PRNG），不是密码学安全的 - 攻击者可以通过分析应用源码了解随机数生成逻辑 - 一旦知道种子或生成规律，可以预测后续的 token

影响： - 可能导致会话劫持（Session Hijacking） - 攻击者可以伪造有效用户的 session token - 绕过身份验证

6.4 修复建议

应使用密码学安全的随机数生成器：

// 正确做法：使用 SecureRandom
import java.security.SecureRandom;

private String generateSessionToken() {
    SecureRandom random = new SecureRandom();
    StringBuilder sb = new StringBuilder(16);
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
        sb.append("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789"
            .charAt(random.nextInt(62)));
    }
    return sb.toString();
}

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7. 核心知识点

7.1 APK 是什么

• APK = Android Package，即 Android 应用的安装包
• 本质是一个 ZIP 文件，包含编译后的代码、资源、清单文件

7.2 为什么要逆向工程

• 因为没有原始源码，只有编译后的 APK
• 通过工具可以"反编译"回近似源码

7.3 安全漏洞类型

• Cryptographic Misuse：密码学误用
• 使用不安全的随机数生成器
• 使用弱加密算法
• 硬编码密钥

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8. 总结

这个作业训练的核心能力：

1. 工具使用：apktool、jadx、aapt、rg
2. 静态分析：读代码、找问题
3. 安全意识：识别密码学误用（Cryptographic Misuse）

核心发现：该应用使用 java.util.Random 生成 session token，这是不安全的，可能导致会话劫持。

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参考资料

• Android Manifest 文档
• OWASP Mobile Top 10
• Java SecureRandom API