2019-03-10 • iOS 代码混淆

iOS代码混淆之编译优化(三)

这是iOS代码混淆系列文章的最后一篇，前两篇可以点击下方链接查看

iOS代码混淆之方法名替换(一)

iOS代码混淆之资源替换(二)

前言

前2篇文章已近讲了对于函数名的混淆，对项目中关键信息、资源文件的修改等相关混淆手段。但是，仅仅做到这几点就能万事大吉吗，黑客仍然可以通过分析代码逻辑或伪装代码来寻找程序漏洞，那么还有其他更坚固可靠的混淆方式呢，接下来就介绍下编译器级别的加固混淆方案。

iOS编译原理

iOS 开发中 Objective-C 和 Swift 都用的是 Clang / LLVM 来编译的。Clang是作为编译前端，LLVM做为编译后端，共同完成了iOS项目代码的编译阶段。

Clang(编译前端)

Clang 是 LLVM 的子项目，是 C，C++ 和 Objective-C 编译器，目的是提供惊人的快速编译，比 GCC 快3倍，其中的 clang static analyzer 主要是进行语法分析，语义分析和生成中间代码，当然这个过程会对代码进行检查，出错的和需要警告的会标注出来。

LLVM(编译后端)

LLVM是一个模块化和可重用的编译器和工具链技术的集合，LLVM 核心库提供一个优化器，对流行的 CPU 做代码生成支持。LLVM 比较有特色的一点是它能提供一种代码编写良好的中间代码IR，这意味着它可以作为多种语言的后端，这样就能够提供语言无关的优化同时还能够方便的针对多种 CPU架构生成可执行代码。

Hikari

Hikari 是一个基于 Obfuscator-LLVM 的改进，增加了一些额外的自定义构建通道，更简单易用，结合使用文档，可以快速体验编译级别的代码加固效果。

OLLVM 是瑞士西北应用科技大学安全实验室于2010年6月份发起的一个项目，该项目旨在提供一套开源的针对 LLVM 的代码混淆工具，以增加对逆向工程的难度。目前，OLLVM已经支持LLVM8.0版本。

安装

在这里下载最新release版的pkg文件双击安装
安装完成后，重启Xcode就可以在Xcode-> Toolchains -> Hikari 中看到已经有了编译器选项。

使用

然后在 Build Settings -> Other C Flags 中加入混淆标记

-mllvm -enable-bcfobf 		启用伪控制流  
-mllvm -enable-cffobf 		启用控制流平坦化
-mllvm -enable-splitobf 	启用基本块分割  
-mllvm -enable-subobf 		启用指令替换  
-mllvm -enable-acdobf 		启用反class-dump  
-mllvm -enable-indibran 	启用基于寄存器的相对跳转，配合其他加固可以彻底破坏IDA/Hopper的伪代码(俗称F5)  
-mllvm -enable-strcry 		启用字符串加密  
-mllvm -enable-funcwra 		启用函数封装
-mllvm -enable-allobf        依次性启用上述所有标记

修改Xcode 相关配置，得到混淆效果。

选择Xcode -> Toolchains -> Hikari 将混淆工具和项目关联
将所有与要运行的 target 相关的 target（包括pod进来的库），在BuildSetting中修改Enable Index-While-Building 的值改为 NO。
修该BuildSetting 中的Optimization Level 的值为 None[-O0]
重新编译项目即可。

可能遇到的问题

编译过程中报错，内容如下：

Undefined symbols for architecture arm64:
  "___isOSVersionAtLeast", referenced from:
      -[MyLayoutPos posNumVal] in MyLayoutPos.o
      -[MyLayoutViewSizeClass myLayoutTopPadding] in MyLayoutSizeClass.o
      -[MyLayoutViewSizeClass myLayoutBottomPadding] in MyLayoutSizeClass.o
      -[MyLayoutViewSizeClass myLayoutLeadingPadding] in MyLayoutSizeClass.o
      -[MyLayoutViewSizeClass myLayoutTrailingPadding] in MyLayoutSizeClass.o
      _HikariFunctionWrapper.7182 in MyLayoutSizeClass.o
      _HikariFunctionWrapper.7188 in MyLayoutSizeClass.o
      ...
ld: symbol(s) not found for architecture arm64
clang-7: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

"___isOSVersionAtLeast"符号在arm64架构下找不到，根据以往的经验，出现这种错误的时候一般都是没有导入相关动态库(.Framework)，或静态库(.a)等造成的。庆幸的是已经有人在GitHub上提交了issues并给出了解决方案：

作者的回答： You probably need to explicitly link to clang-rt, available in your LLVM Toolchain directory Sorry I mean clang-rt, at Hikari.xctoolchain/usr/lib/clang/10.0.0/lib/darwin/libclang_rt.ios.a (or macOS suffix)

意思是说：可能是缺少某个编译器库造成的，需要手动将这个库添加到Xcode的Linked Frameworks andLibraries动态链接库目录中。并说明了此库所在的目录Hikari.xctoolchain/usr/lib/clang/10.0.0/lib/darwin/libclang_rt.ios.a，意思是在Hikari编译器的子目录中找到文件libclang_rt.ios.a，并将他引入到Xcode项目中即可。查找路径顺序如下：

打开Show in Finder 定位到Hikari的安装目录，然后按照此路径usr/lib/clang/10.0.0/lib/darwin/libclang_rt.ios.a找到libclang_rt.ios.a文件，添加到Xcode的链接库中即可。

使用Hikari编译后，Archive 打包后，需要上传App Store 时可能会出现 “App Store” 按钮消失的问题，Archives页面右下角会出现一个提示字符：

“App Store distribution requires an Xcode Default Toolchain”

意思是：App Store 发布版需要使用Xcode 默认的Toolchain (编译工具)

如下图所示：

出现这个问题是因为，我们使用了Hikari编译器 Archive的包，所以需要想办法去除这个警告即可。在Hikari的wiki文档中，我们发现作者在AppStore Guideline 安装指南中已经说明了解决方案：

Alternatively, you could use Hikari’s toolchain to build normally then remove DefaultToolchainOverrideInfo from the IPA’s Info.plist

只需要在Arichive 包中的Info.plist 中找到这个值”DefaultToolchainOverrideInfo” 删除即可。可以看出此字段正是标记是否使用默认Toolchain的关键。

操作步骤为下面图示顺序，注意：记得删除字段后，一定要重启Xcode才能生效的。

删除上面红色框所示的字段即可，完了后要重启Xcode才会生效。

总结

这是iOS代码混淆系列文章的最后一篇，着重讲解了iOS编译原理相关知识，编译前端Clang和编译后端LLVM在整个编译期间各自所做的工作。后面重点讲述了如何使用开源工具Hikari 进行编译混淆、加固，在实践过程中，对遇到的坑也讲了解决方案。

希望看了这几篇文章的小伙伴，能对iOS代码混淆有个初步的学习和了解，最好能结合自身条件加以实践，想必会理解的更深刻。

Jerry's Blog