iOS应用安全：代码混淆与虚拟化全面解析

iOS应用安全：代码混淆与虚拟化的全面指南

01iOS开发概述

在iOS开发中， 代码混淆与加固 是保护应用程序安全的重要手段。通过使用Xcode自带的clang编译器生成中间表示（IR）文件，我们可以为代码添加混淆功能，提高其安全性。在混淆过程中，我们可以利用生成的clang工具链来处理.s汇编文件和.o对象文件的转换，同时实现异常捕获等高级功能，为应用提供更全面的保护。当我们使用混淆生成的clang添加混淆功能时，建议每次仅应用一个混淆标志，以确保混淆过程的逐步推进。若当前混淆成功，我们可以在此基础上继续进行下一个标志的混淆；若失败，则可跳过当前标志，转而使用上次成功的IR文件继续混淆过程。

02代码混淆技术

❒ 字符串加密

字符串加密 是保护iOS应用安全的重要措施之一。由于字符串可能暴露出APP的关键信息，攻击者可能会利用从界面获取的字符串来快速定位相关逻辑处理函数，进而进行破解。因此，我们需要对重要字符串进行加密处理，并保存加密后的数据。同时，在需要使用字符串的地方，应插入相应的解密算法。一种简单的加密方法是 使用NSString转为byte或NSData的方式来进行加密，或者将字符串发送到后端进行处理，以减少页面信息的暴露。例如，我们可以将NSString转为16进制的字符串来进行加密。

❒ 符号混淆

符号混淆 也是提高iOS应用安全性的重要手段。其核心思想是将类名、方法名、变量名替换为无意义符号，以防止敏感符号被class-dump工具提取，从而防止IDA Pro等工具对业务代码的反编译分析。然而，由于App审核的原因，目前市面上大多数iOS应用并未采用符号混淆技术。

03逻辑与虚拟化

❒ 逻辑混淆

代码逻辑混淆包含以下几个层面的含义： 对方法体进行混淆，旨在增加源码被逆向工程后的迷惑性。这通常通过插入无意义的代码片段来实现，使得破解者在解读时面临更多困难。 打乱应用程序的逻辑结构，降低源码的可读性。这种技术使得破解者难以理解程序的原始逻辑，从而增加了破解的难度。在混淆过程中， 必须保持与原始代码相同的功能，确保逻辑不被破坏。这是逻辑混淆技术的核心要求。

❒ 代码虚拟化

代码虚拟化 是提升安全性的重要手段。它通过替换程序中的原有指令为自定义的字节码来实现。这种字节码只有解释器能够识别，一般的破解工具则无法识别。因此，基于虚拟机的保护机制相较于其他保护方式而言，更难被破解。

04工具链与适配

❒ LLVM与clang简介

LLVM（Low Level Virtual Machine）是一个功能强大的编译器架构。 其核心作用 在于将源码转化为与目标机器无关的中间表示形式——LLVM IR（中间表示代码）。随后，这些LLVM IR代码会经过优化处理，最终生成目标机器的汇编语言。这种架构使得编译器能够更加灵活地处理不同的源码和目标机器，为开发人员提供了强大的工具支持。

此外， clang也是LLVM的一部分。作为LLVM项目的一部分，clang以其高效的前端处理能力而闻名。它能够处理多种编程语言，并将其转化为LLVM IR代码，进一步优化和生成汇编语言。

❒ OLLVM介绍及发展

OLLVM（Obfuscator-LLVM） 是由瑞士西北应用科技大学安全实验室于2010年6月发起的一个项目。该项目致力于提供一套开源的LLVM代码混淆工具，旨在增加对逆向工程的难度。通过使用这套工具，开发人员可以更好地保护其应用程序免受恶意攻击和破解。

除了OLLVM，开发者也可以使用专业的混淆工具如IpaGuard，它无需源码即可对IPA文件进行代码和资源混淆，支持多种开发平台，并提供即时测试功能，简化了混淆流程。

❒ 添加混淆代码

我们在前文中已经了解到，clang在编译器架构中扮演着重要的角色，尤其是作为前端处理的核心组件。然而，在实际开发过程中，我们可能对clang更为熟悉，因为它是在编译源码时经常被调用的工具，无论是clang还是clang++。 OLLVM提供了三大功能，包括指令替换、混淆控制流以及控制流平展，旨在保护应用程序免受恶意攻击和破解。

首先，将OLLVM文件夹中的 /include/llvm/Transforms/Obfuscation 和 /lib/Transforms/Obfuscation 路径下的内容， 移动到您刚下载好的LLVM源码文件夹中的相应位置。完成移动后，需要手动对以下文件进行修改：

❒ 编译与使用

在LLVM源码文件夹中，创建一个名为 build 的目录，并切换到该目录。接着，运行以下命令来配置构建环境：

cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DLLVM_CREATE_XCODE_TOOLCHAIN=ON ..

然后，使用 make -j12 命令开始编译过程，其中 -j12 表示使用12个线程进行并行编译，以提高效率。

编译完成后， 需要适配Xcode以使用新构建的LLVM。在 build 目录中，运行以下命令安装Xcode工具链：

sudo make install-xcode-toolchain

之后，将安装的Xcode工具链移动到适当的位置：

mv /usr/local/Toolchains/Library/Developer .

若要直接编译LLVM以支持Swift，目前可能面临较大挑战。然而，您可以选择先编译Swift的工具链，并在该过程中利用下载的LLVM。为此，您需要下载Swift的源码，并在编译Toolchain时将先前对LLVM的修改移植过来。完成编译后，即可获得直接支持Swift的混淆功能。