Android 隐私合规检查工具套装

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2024-04-04
Flutter 开发多端天气预报App：一场奇妙的编程之旅
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标签   Android

之前写过一篇《隐私合规代码排查思路[1]》的文章，但文章没有将方案开源出来，总觉得差了那么点意思，这次打算把几种常规的检测方法都开源出来，给大家一些借鉴思路。

对于一套完整的隐私合规检查来说，动静结合是非常有必要的，静态用于扫描整个应用隐私 api 的调用情况，动态用于在运行时同意隐私弹框之前是否有不合规的调用，以下列出一些常规的检查方案：

思维导图中 ✅ 打钩的部分都已经实现，后面会讲解这些方案适合应用在什么场景，他们之间有哪些优缺点。

以上所有工具的实现，都是基于隐私配置文件 privacy_api.json 来实现的，也即意味着，你只需要维护一份配置文件即可。

一、静态检查

1、基于项目依赖的字节码扫描

扫描工程下的所有依赖，提取依赖 jar 包下的所有 Class 文件，利用 ASM 工具分析 Class 文件下的所有方法的 insn 指令，找出是否有调用隐私 api 的情况，实现代码片段：

// 1、读取隐私 api 配置文件
val apiList: List<ApiNode> = Gson().fromJson(configFile.bufferedReader(), type)

// 2、获取项目所有依赖
val resolvableDeps = project.configurations.getByName(configurationName).incoming
resolvableDeps.artifactView { conf ->
    conf.attributes { attr ->
        attr.attribute(
            AndroidArtifacts.ARTIFACT_TYPE,
            AndroidArtifacts.ArtifactType.CLASSES_JAR.type
        )
    }
}

// 3、ASM 分析 Class 文件
clazz.methods?.forEach {
    it.instructions
        .filterIsInstance(MethodInsnNode::class.java)
        .forEach Continue@{ node ->
            val callClazz = getClassName(node.owner) ?: return@Continue
            val callMethod = node.name
            checkApiCall(callClazz, callMethod, it.name, clazz, apiList)
        }
}

扫描出来的结果示例：

[ 
  "android.location.LocationManager_requestLocationUpdates": [
    {
      "clazz": "androidx/core/location/LocationManagerCompat$Api31Impl",
      "method": "requestLocationUpdates",
      "dep": "androidx.core:core:1.9.0"
    },
    {
      "clazz": "androidx/core/location/LocationManagerCompat",
      "method": "getCurrentLocation",
      "dep": "androidx.core:core:1.9.0"
    }
  ]
]

由于是依赖扫描，也即意味着 app 工程下的代码是无法参与扫描的，该方案适合基于壳工程的组件化方案，一般壳工程只有一个 Application 类，其他业务组件都是以依赖的方式集成进壳工程打包，该方案的优点是，可以根据扫描出来的结果快速找到模块负责人，并完成修改。

集成方案查看 github 的 DepCheck 插件 README[2] 说明

2、基于 apk 的 smali 扫描

网易云音乐曾经发表过一篇基于 smali 扫描的《Android 隐私合规静态检查[3]》文章，思路就是将 apk 解压，提取出 dex 文件，然后使用 baksmali 库将 dex 转成 smali 文件，然后逐行分析 smali 的方法调用情况，扫描出来的结果示例：

[
  "android.location.LocationManager_requestLocationUpdates": [
    {
      "clazz": "public final Landroidx.core.location.LocationManagerCompat;",
      "method": "public static getCurrentLocation(Landroid/location/LocationManager;Ljava/lang/String;Landroidx/core/os/CancellationSignal;Ljava/util/concurrent/Executor;Landroidx/core/util/Consumer;)V"
    },
    {
      "clazz": "public final Landroidx.core.location.LocationManagerCompat;",
      "method": "public static requestLocationUpdates(Landroid/location/LocationManager;Ljava/lang/String;Landroidx/core/location/LocationRequestCompat;Landroidx/core/location/LocationListenerCompat;Landroid/os/Looper;)V"
    }
  ]
]

由于是基于 apk 扫描，可以直接对各业务线的所有 apk 进行扫描，相比较需要集成进项目打包的扫描工具来说，不用每条业务线都去集成插件，扫描效率比较高。并且，该工具非常适合非开发人员使用，例如测试版本回归时，对最终产物 apk 进行扫描，以此来确定当前版本是否有不合规的调用。当然，基于 apk 的扫描也有缺点，无法像依赖检查那样快速定位到该类是哪个模块的，也即无法快速找到模块负责人。

该方案的实现使用的是 Java Console Application 工程开发的 CLI 工具，可以直接执行命令行来分析结果，只需要提供 apk 路径与隐私 api 配置文件即可(但需要本地 Java 环境)，例如：

./ApkCheck /xx/xx/xx.apk /xxx/xx/api.json

具体使用文档查看 github 的 ApkCheck 的 README[4] 说明。

3、Lint 检查

Lint 检查的主要作用是在开发阶段就遏制住隐私 api 的乱调情况，提前暴露问题，实现代码片段：

// 1、读取工程根目录的隐私配置文件
open class BaseDetector : Detector() {
    override fun beforeCheckFile(context: Context) {
        super.beforeCheckFile(context)
        val apiJson = File(context.project.dir.parentFile,API_JSON)
        apiNode = Gson().fromJson(apiJson.bufferedReader(), type)
    }
}

// 2、检查方法调用是否涉及隐私 api 
private class ApiCallUastHandler(val context: JavaContext?) : UElementHandler() {

        override fun visitCallExpression(node: UCallExpression) {
            if (node.isMethodCall()) {
                apiNode.find {
                    context?.evaluator?.isMemberInClass(node.resolve(), it.clazz) == true
                            && it.method.find { m -> m == node.methodName } != null
                }?.let {
                    context?.report(
                        ISSUE,
                        node,
                        context.getLocation(node),
                        REPORT_MESSAGE
                    )
                }
            }
        }
    }

检查效果如下：

输出的报告：

image.png

具体集成方案查看 github 的 LintCheck 的 README[5] 说明

二、动态检查

在上面的思维导图中，动态检查 Xposed 与 transform 插桩我是没有实现的，因为我发现这两个方案的 ROI 非常低，并且后期难以维护：

  1. 对于 Xposed 方案来说，需要搭配系统 root，对开发与测试都非常不友好，测试环境过于狭窄，即使是基于非 root 的 VirtualXposed[6] ，系统版本兼容性又存在很大的问题，官方 README 描述仅支持 5.0 ~ 10.0 系统，测试环境依然过于狭窄。并且，对于一心只想解决隐私 api 调用情况的 UI 仔来说，Xposed 方案有点过重
  2. 对于 transfrom 插桩来说，这完全就不是一个可行方案，如果你在 transform 阶段做静态扫描，那完全可以通过依赖扫描来解决。如果你想做运行时 hook 替换，你就得解决 invoke-static 与 invoke-virtual 的替换，这两个指令的处理还不一样，并且，你说你要替换，那你替换成啥呢，你的 utils 工具类？那你就要写很多的模版代码，那未来隐私 api 再增加呢，再去写一遍模版代码吗？这后期维护也太难了。

动态检查的唯一解只有运行时 AOP Hook。

1、基于运行时的 AOP hook 框架

在之前文章 《隐私合规代码排查思路[7]》中介绍过使用 epic[8] 来实现 AOP hook，但 epic 仅支持 Android 5.0 ~ 11，对于手持 12 系统的我来说，非常不方便，故而重新搜了下类 epic 的框架。你还别说，还真找着了，那就是 Pine[9]，支持 Android 4.4(只支持ART) ~ 14 且使用 thumb-2/arm64 指令集的设备，用法与 epic 相近，如下是一个简单的 AOP Hook 操作：

 Pine.hook(Method, object : MethodHook() {
            override fun beforeCall(callFrame: Pine.CallFrame) {
                addStackLog(method.declaringClass.name, method.name)
            }

            override fun afterCall(callFrame: Pine.CallFrame) {}
        })

那么，我们的实现思路就可以读取隐私合规 api 配置文件，然后调用 Pine.hook 即可。运行时效果如下：

该方案优点是对 Android 系统版本兼容覆盖比较全，可以在不改变原有业务代码的情况下实现 AOP Hook，缺点就是只能针对自己应用进行 Hook，并且只能 Hook Java Method。

具体集成方案查看 github 的 RuntimeCheck 的 README[10] 说明。

题外话：

  • Pine 的实现思路可以看《ART上的动态Java方法hook框架[11]》，这是一篇 2020 年写的文章，关于信息里面，作者当前年龄 19 岁.....

2、基于 frida 的免 root 方案

基于 Frida 的方案，我最先接触的是 camille[12]，但该方案需要 root，它可以无侵入的实现所有应用的监测，但从 README 与 issue 来看，问题不少。在搜索同类工具时，有很多采用 frida-server 的方式，需要通过 adb 将 frida-server push 到手机内，然后启动该服务，听着就头皮发麻。后面搜到 frida gadget [13]方案，可以直接配置 js 脚本来实现 hook，无需 frida-server：

大体实现步骤：

  1. 下载 android arm 架构的 frida-gadget.so[14], 由于 Release 产物比较多，需要点击 Assets 展开更多
  2. 创建 script.js 脚本文件，实现隐私 api 的 hook
  3. 将 frida-gadget.so[15] 与 script.js 写入到本地
  4. 创建 frida-gadget.config.so 文件，内容结构的 path 指向 script.js 在本地的路径
  5. 动态加载 frida-gadget.so[16] 文件，该 so 会读取 frida-gadget.config.so 中的 path 路径，获取到 script.js 文件，并执行该 js 脚本

运行效果如下：

该方案的优点不需要 root，并且机型适配比较好，frida 还支持 java/native 的 hook，缺点是，该方案只能针对自己应用进行 Hook。

具体集成方案查看 github FridaCheck 的 README[17] 说明。

总结:

对于上述的几个方案，我还是比较喜欢基于静态方案的 apk smali 扫描与基于动态方案的 frida 无侵入式 camille[18] 方案，这两个方法都无需侵入项目即可实现隐私扫描，适合非开发人员使用。

参考链接:

  • Android Hook 技术[19]
  • Frida Gadget[20]
  • frida Gadget so 免 root 注入 app[21]
  • 网易云音乐 Android 隐私合规静态检查[22]
  • Android App 隐私合规检测辅助工具 Camille[23]
  • 非 root 环境下 frida 的两种使用方式[24]
  • Mobile Security Framework (MobSF)[25]
  • ART上的动态Java方法hook框架[26]

参考资料

[1]

隐私合规代码排查思路: https://juejin.cn/post/7042967031599071269

[2]

Android 隐私合规静态检查: https://musicfe.com/android-privacy/

[3]

VirtualXposed: https://github.com/android-hacker/VirtualXposed

[4]

隐私合规代码排查思路: https://juejin.cn/post/7042967031599071269

[5]

epic: https://github.com/tiann/epic/blob/master/README_cn.md

[6]

Pine: https://github.com/canyie/pine/blob/master/README_cn.md

[7]

ART上的动态Java方法hook框架: https://blog.canyie.top/2020/04/27/dynamic-hooking-framework-on-art/

[8]

camille: https://github.com/zhengjim/camille

[9]

frida gadget : https://frida.re/docs/gadget/#script

[10]

frida-gadget.so: https://github.com/frida/frida/releases

[11]

Android Hook 技术: https://meik2333.com/posts/android-hook/

[12]

Frida Gadget: https://frida.re/docs/gadget/

[13]

frida Gadget so 免 root 注入 app: https://blog.51cto.com/u_15127527/4546627

[14]

网易云音乐 Android 隐私合规静态检查: https://musicfe.com/android-privacy/

[15]

Android App 隐私合规检测辅助工具 Camille: https://github.com/zhengjim/camille

[16]

非 root 环境下 frida 的两种使用方式: https://nszdhd1.github.io/2021/06/15/%E9%9D%9Eroot%E7%8E%AF%E5%A2%83%E4%B8%8Bfrida%E7%9A%84%E4%B8%A4%E7%A7%8D%E4%BD%BF%E7%94%A8%E6%96%B9%E5%BC%8F/

[17]

Mobile Security Framework (MobSF): https://github.com/MobSF/Mobile-Security-Framework-MobSF?tab=readme-ov-file#mobile-security-framework-mobsf

[18]

ART上的动态Java方法hook框架: https://blog.canyie.top/2020/04/27/dynamic-hooking-framework-on-art/

Flutter 开发多端天气预报App：一场奇妙的编程之旅
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