作者历经千辛万苦，逆向了一个银行动态口令的APP，过程艰辛曲折。最后发现，其实生成算法也不算很复杂，其中主要使用了 android_id 系统时间戳 作为生成变量。看起来高大上的动态口令，在逆向工程师抽丝剥茧的分析下，亦不过如此哇~
正文
我这次要对全巴西最大的银行之一开刀，我也经常会使用到这家银行所提供的服务。他使用包括用户密码在内的多种途径来验证用户的身份。我逆向的动态口令(OPT)也是其中一种，并且我把他移植到了Arduino-compatible 平台上。
免责声明和更多的免责声明
在文章中我已经去掉了敏感的信息，以保护无辜的人的利益。而且这项研究的结果也不足以让我能够黑掉别人的银行账户。即使一个拥有root权限的第三方恶意应用，在没有足够的账户信息的前提下，都不能模拟动态口令的生成。而且，这次研究并没有发现任何代码层面的漏洞，这家银行的生成算法甚至比google的认证算法还要安全，甚至可以说这篇文章是对该银行APP安全性的一次褒奖。他的动态生成算法，完全符合TOTP规范。把数据安全做到了极致。
下面就是免责声明 balabala一大堆，请原谅小编就不翻译了，想看的可以去原文地址观看
通常对于新用户，他们会得到一张密保卡，但是密保卡这东西是极其不方便的。另外一个更好的方法就是使用android app生成一个动态口令，大胆的猜测，这个口令的生成可能把手机号，或者是pin值作为参数。在我每次刷机，或者更换手机的时候，都要重新绑定一遍这个安全服务。虽然过程比较简单，但还是令我不爽。所以我决定，逆向这个android APP做一个自己的动态密码生成工具。
Activating the application 激活应用
在阅读源码之前，我还是喜欢先把应用下载下来看看他长啥样，下面是三个阶段的截图。
第一张是安装时的截图，看一下他所需要的权限，这可不是开发人员为何好玩才加上去的。他们其中有些甚至有可能影响到动态口令的生成。第二张是激活界面，需要填四个数字，这四个数字只能通过给银行打电话被告知。第三幅图就是，成功激活后生成的动态口令。
The toolset 工具相关
逆向android应用需要用到的几个小工具，在下面列出来了，其实就是网上常用的几种工具。
Android SDK
提供adb这个强大的命令行工具，提取apk文件，和获取手机信息全靠它。
dex2jar
这个工具可以吧dex转换成jar包的形式
JD, JD-GUI
这个就是··java反编译工具，直接出源码
Eclipse
这个就不多说了，地球人都知道。
Getting the APK file from the phone 第一步：取得APK文件
这个相当简单的嘛~。可以直接在play里面下，也可以使用ADB在手机中把他抓出来。
查找包名
$ ./adb shell pm list packages | grep mybank
package:com.mybank
确定路径
$ ./adb shell pm list packages | grep mybank
package:com.mybank
下载
$ ./adb pull /data/app/com.mybank-1.apk
2950 KB/s (15613144 bytes in 5.168s)
第二步：解压缩APK文件
APK直接可以被解压缩，其实他就是一个压缩包文件，只是后缀不同。解压缩以后的classes.dex文件中包含了java源代码信息。
解压缩
$ unzip com.mybank-1.apk
(file list omitted for brevity)
把dex转换成jar文件
$ mv classes.dex com.mybank-1.dex
$ ./d2j-dex2jar.sh com.mybank-1.dex
dex2jar com.mybank-1.dex -> com.mybank-1-dex2jar.jar
第三步：瞅代码
把jar包放进JD—GUI里面，就可以看到源代码了。
很轻易的就可以发现几个比较特殊的包，br.com.mybank.integrador.token, br.com.othercompany.token ， com.mybank.varejo.token毫无疑问核心代码就在里面，只不过代码应该被混淆了。
第四步：通过异常字符串反混淆
代码中经常的许多字符串名都被混淆了(其实是加密了，不过加密的秘钥在代码中能找到~，作者说是混淆就是混淆把~)，这比较蛋疼。要知道，代码中的字符串会对逆向起到很大的帮助。
public void trocaPINcomLogin(int paramInt, boolean paramBoolean, Perfil paramPerfil)
{
if (paramPerfil == null)
throw new IllegalArgumentException(a.a("1p5/eEf/sl3kbeUcP509qg=="));
if (!this.jdField_a_of_type_U.jdField_a_of_type_JavaUtilHashtable.contains(paramPerfil))
throw new RuntimeException(a.a("86jcmKgr/ZshQu9aGVbuGscy2nHW4UEWqudRoUXhImQ=") + a.a("7u8KqqwqUD3a7FM339fp6pRrxUtQrHDMyqvZ6A2MurQ="));
if ((this.jdField_a_of_type_BrComOtherCompanyTokenParamsGerenciador.isPinObrigatorio()) && (!paramBoolean))
throw new RuntimeException(a.a("aMsL/5kjkXKD4K1SvpTuuJZUS0U0fL19UT2GxjJ/QzQ="));
Configuracao localConfiguracao = paramPerfil.getConfiguracao();
if ((localConfiguracao.a().a()) && (paramPerfil != this.jdField_a_of_type_BrComOtherCompanyTokenPerfil))
throw new RuntimeException(a.a("ASszutKFJW3iqDb7X/+vqAcYxTLXN2SJOIs0ne596Pu3ZoRxjiiscwhV6fT70efX"));
localConfiguracao.a().a(paramInt);
localConfiguracao.a().a(paramBoolean);
this.jdField_a_of_type_U.a(paramPerfil);
if (!paramPerfil.equals(this.jdField_a_of_type_BrComOtherCompanyTokenPerfil))
a(paramPerfil);
}
不过幸运的是，在抛出异常的语句中，我们可以找到一些蛛丝马迹，我们通过观察可以发现，混淆字符串的函数是a.a。根据这些信息的提示，我们可以猜测a.a是一个解密有关的类。顺理成章，我们直接去a函数中分析解密所使用的代码。
这是分析完a类之后的一些额外收获
p类是一个base64解密的类。
b类，实现了AES的功能。搜索这个类之中的一些字符串，我发现它是网络上的一个开源实现 Paulo Barreto's JAES中的内容。
a类中的private static byte[]是混淆所使用的秘钥，可以通过一个简短的程序来反混淆。
不过不幸的是，a.a不单单是JAES的AES加密的包装，其中也包含着自己实现的一些加密。
不过这都不是事儿，我还是把a.a中的解密函数用python实现了。
def decodeExceptionString(str):
aesKey = <data from previous step>
xorKey = <data from decompiled method>
blockSize = 16
aes = AES(aesKey)
stringBytes = Base64.decode(str)
outputString = ""
for blockStart in xrange(0, len(stringBytes), blockSize):
encryptedBlock = stringBytes[blockStart:blockStart+blockSize]
plaintextBlock = aes.decrypt(encryptedBlock)
outputString += plaintextBlock ^ xorKey
xorKey = encryptedBlock
return outputString
简而言之，除了AES和混淆秘钥，这个类还实现了CBC(密码段链接)。
试验一下上述代码的功能
$ ./decode "ASszutKFJW3iqDb7X/+vqAcYxTLXN2SJOIs0ne596Pu3ZoRxjiiscwhV6fT70efX"
N?o é possível alterar PIN sem estar logado.
这段葡萄牙语的意思是，it is not possible to change PIN without being logged in。看来代码运行的还不错。
第五步：逆向核心代码–随机密码生成过程
解决了，字符串混淆的问题，接下来个就要弄清楚随机密码的生成过程了~找啊找啊找啊找~~~~找了好久，我终于发现了一个切入点，br.com.othercompany.token.dispositivo.OTP这个类。下面是它抛出的一些异常，反混淆之后我们可以看到原文。
public String calculate() throws TokenException {
int i = (int)Math.max(Math.min((this.a.getConfiguracao().getAjusteTemporal() + Calendar.getInstance().getTime().getTime() - 1175385600000L) / 36000L, 2147483647L), -2147483648L);
a();
if (i < 0)
throw new TokenException("Janela negativa"), i);
int j = (0x3 & this.a.getConfiguracao().getAlgoritmos().a) >> 0;
switch (j)
{
default:
throw new TokenException("Algoritmo inválido:" + j, i);
case 0:
return a(i);
case 1:
}
return o.a(this.a.getConfiguracao().getChave().a(20), i);
}
很容易读懂，变量i是一个时间戳，从2007年4月11日到现在的秒数除以36，36就是每个动态口令的存活时间。
至于为什么是2007年4月11日，我就不知道了，大概是程序员他老婆的生日 ： )
他还引入了一个修正函数getAjusteTemporal()，为了解决各地区的时差问题。上文代码中的o.a函数是用于生成动态密码，他的两个参数一个是刚才说到的时间戳，还有一个是遗传byte数组(应该是一个密钥)。
第六步：寻找密钥
看一下，生成语句的这段调用，this.a.getConfiguracao().getChave().a(20) this.a 是一个Perfil (profile) 对象，getConfiguracao() 返回一个Configuracao (settings) 对象getChave()返回一个z类，a(int)返回一个byte数组，这个数组就是key。
z类中的字符串，也经过了混淆，但是比较简单，反混淆过程就不提了.查看一下c类中的a(int)函数，是返回一个byte数组，长度截取到参数值。Perfil (profile) 对象反而是由PersistenciaDB类创建的，这个类中也包含了很多被混淆的字符串。
a = a.a("DwYyIlrWxIS9ruNMCKH/PQ==");
b = a.a("SceoTjidi0XqlgRUo9hcDw==");
c = a.a("yrYBlcp8nEfVKUT9WSqTqA==");
d = a.a("jUTzBfsP/AO/Kx/1+VQ3CQ==");
e = a.a("Y56SnU/pIKROPCLHu7oFuw==") + b + a.a("38oyp4eW3xqT3TaMfWZ5RA==") + "_id" + a.a("3Q+FCEVH2PxZ31ms4WHHwNB40EbmtWzHPhwoaB1nM7lGr+9zZzuVpx5iZ4YR+KUw") + c + a.a("bYYIl6LtqthcUCCFFb7JCRSC8zr5hKIFXe5JHFCCkZA=") + d + a.a("ENCtPBu4RtFta2XI1GsQag==") + a.a("ImPhDy43f+Nr4G5ofkZz+g==");
幸好a.a的机制我们前面研究过，翻译出的原文如下。
a = "token.db";
b = "perfis";
c = "nome";
d = "data";
e = "create table perfis (_id integer primary key autoincrement, nome text not null, data blob not null);";
竟然是一条，SQL语句，真是很有趣，原来它使用数据库来存储配置信息。其中还有一个文件名token.db,很可能是一个SQLite数据库。紧接着通过研究PersistenciaDB类中的 carregar(load)函数，我们可以确定这一想法，他通过SQLiteDatabase类来访问这个数据库。
不过我接下来发现数据blob(binary large object)在carragar函数中被aa.a(和上文中的a.a不是一码事)这个函数加密了，这个函数接收blob数据，和一串16个字符的密钥。
在研究aa.a这个函数之前。我们先研究一下解密Blob的密钥，他作为carregar的一个参数传递进来。由PersistenciaUtils这个类产生。下面是这个类的入口。
public class PersistenciaUtils {
public static byte[] getChave(Context paramContext, byte[] paramArrayOfByte) {
try {
byte[] arrayOfByte = MessageDigest.getInstance("SHA-1").digest(getId(paramContext).getBytes());
return arrayOfByte;
} catch (NoSuchAlgorithmException localNoSuchAlgorithmException) {
}
return new byte[20];
}
public static String getId(Context paramContext) {
String str = Settings.System.getString(paramContext.getContentResolver(), "android_id");
if (str == null)
str = "<their default id>";
return str;
}
}
从代码可以看出，先取得android_id的SHA-1摘要，如果获取失败就是用一个默认的16进制hash字符串。
使用adb看看我的android_id
$ ./adb shell
shell@hammerhead:/ $ content query --uri content://settings/secure --projection name:value --where "name='android_id'"
Row: 0 name=android_id, value=0123456789abcdef
shell@hammerhead:/ $ exit
a.aa把blob分成很多段，96位的头，16位的随机数，16位的标签和为加密数据预留的空间。
进一步研究aa这个类，我们的到了，如下的信息。
类a实现了 EAX AEAD(Authenticated Encryption with Associated Data)
类f实现了 CMAC (Cipher-based Message Authentication Code)
类h实现了 CTR (counter) mode 广告计费的功能
以上三个类的算法实现都取自JAES库
类l实现了 SHA-1 哈希算法 ，有趣的是类PersistenciaUtil并没有使用它，而是使用了MessageDigest这个函数来替代它。
类m实现了 HMAC (keyed-Hash Message Authentication Code) 算法
类n，包装了l和m，提供了HMAC-SHA1接口
最重要的我发现，aa.a函数是通过CMAC标签进行加密的，写出python的解密代码。
def decodeBlob(datablob, android_id):
header = datablob[:96]
nonce = datablob[96:112]
tag = datablob[112:128]
cryptotext = datablob[128:]
key1 = SHA1(android_id)[:16]
aes = AES(key1)
cmac = CMAC(aes)
cmac.update(header)
key2 = cmac.getTag()
eax = EAX(key2, aes)
(validTag, plaintext) = eax.checkAndDecrypt(cryptotext, tag)
if validTag:
return plaintext
如果EAX验证成功，aa.a返回解密的内容给PersistenciaDB使用。
再来看PersistenciaDB这个类，其中的a方法可以解析明文数据并把它变成一个perfil对象，并反序列化之，把其变成一个包含着bool，short，byte的数组。
其中以下3个，是关键的数据，根据偏移量反推出偏移。
pin = int(blob[82:86])
key = blob[38:70]
timeOffset = long(blob[90:98])
这就是密钥所需要的三个数据，只要三个都正确，程序就可以正常运行。
第七步：深度理解代码
上文中得到的秘钥在OPT 类中被截取到20个字节，并和时间戳一起传送到o.a方法中，这个方法引用了上文提到的很多类，所以，比较轻松的就写出了python代码~
def generateToken(key, timestamp):
message = [0] * 8
for i in xrange(7, 0, -1):
message[i] = timestamp & 0xFF
timestamp >>= 8
hmacSha1 = HMAC_SHA1(key)
hmacSha1.update(message)
hash = hmacSha1.getHash()
k = 0xF & hash[-1]
m = ((0x7F & hash[k]) << 24 | (0xFF & hash[(k + 1)]) << 16 | (0xFF & hash[(k + 2)]) << 8 | 0xFF & hash[(k + 3)]) % 1000000;
return "%06d" % m
基本时间戳是一个占8字节的长整形，手动把它转换成大端的byte数组，接着使用HMAC-SHA1，取得hash最后四位作为整数读取的索引。使用这个整形，mod 1000000，就是我们的随机密码了，简单的超乎我的想象~~
马上我在google的TOTP认证的实现代码中，发现了很相似的一段。
public String generateResponseCode(byte[] challenge)
throws GeneralSecurityException {
byte[] hash = signer.sign(challenge);
// Dynamically truncate the hash
// OffsetBits are the low order bits of the last byte of the hash
int offset = hash[hash.length - 1] & 0xF;
// Grab a positive integer value starting at the given offset.
int truncatedHash = hashToInt(hash, offset) & 0x7FFFFFFF;
int pinValue = truncatedHash % (int) Math.pow(10, codeLength);
return padOutput(pinValue);
}
其实他们使用了基本相同的算法。
第九步：克隆
现在一个德州出品的Stellaris LaunchPad正躺在我面前，我准备了如下的库~
Cryptosuite
Arduino的加密算法库 (包括 SHA and HMAC-SHA)
RTClib
JeeNodes and Arduinos所使用的轻量级时间日期库.
2x16LCD_library
A library for 2x16 LCD (like JDH162A or HD44780) written for Energia and Stellaris Launchpad (LM4F).
RTC有一部分需要改进。由于Stellaris LaunchPad没有板载实时时钟，内部时钟需要在每次启动时设置，而且需要一台电脑来辅助，这是很麻烦的事情。
完整代码如下。
#include <sha1.h>
#include <LCD.h>
#include <RTClib.h>
RTC_Millis RTC;
void setup() {
RTC.begin(DateTime(__DATE__, __TIME__));
LCD.init(PE_3, PE_2, PE_1, PD_3, PD_2, PD_1);
LCD.print("Token");
LCD.print("valverde.me", 2, 1);
delay(1000);
LCD.clear();
}
char token[6];
uint8_t message[8];
long timestamp = 0;
long i = 0;
uint8_t key[] = {<your key here>};
void showToken() {
long now = RTC.now().get() - 228700800 + 7200;
i = now / 36;
int timeLeft = now % 36;
for(int j = 7; j >= 0; j--) {
message[j] = ((byte)(i & 0xFF));
i >>= 8;
}
Sha1.initHmac(key, 20);
Sha1.writebytes(message, 8);
uint8_t * hash = Sha1.resultHmac();
int k = 0xF & hash[19];
int m = ((0x7F & hash[k]) << 24 | (0xFF & hash[(k + 1)]) << 16 | (0xFF & hash[(k + 2)]) << 8 | 0xFF & hash[(k + 3)]) % 1000000;
LCD.print(m, 2, 1);
LCD.print(36 - timeLeft, 2, 15);
}
void loop() {
LCD.clear();
LCD.print("Current token:");
showToken();
delay(1000);
}
最后作者还分享了一个，解决Arduino时间问题的小技巧~这里省略啦~感兴趣的同学可以去原文看。
原文地址：http://blog.valverde.me/2014/01/03/reverse-engineering-my-bank%27s-security-token/#.Uwa0CGI723D
