Android系统root破解原理分析

转：http://dengzhangtao.iteye.com/blog/1543494，http://blog.csdn.net/a345017062/article/details/6254402

 root破解过程的终极目标是替换掉系统中的su程序。但是要想替换掉系统中su程序本身就是需要root权限的，怎样在root破解过程中获得root权限，成为我们研究的重点了。下面我们先清点一下我们需要破解系统情况，假设需要破解的Android系统具备如下条件： 

1、可以通过adb连接到设备，一般意味着驱动程序已经安装。 
2、但是adb获得用户权限是shell用户，而不是root。（漏洞） 


想理解root破解过程我们首先需要了解一下adb工具，SDK中包含adb工具，设备端有adbd服务程序后台运行，为开发机的adb程序提供服务，adbd的权限，决定了adb的权限。具体用户可查看/system/core/adb下的源码，查看Android.mk你将会发现adb和adbd其实是一份代码，然后通过宏来编译。 

查看adb.c的adb_main函数你将会发现adbd中有如下代码： 
int adb_main(int is_daemon) 
    { 
       ...... 
      property_get("ro.secure", value, ""); 
       if (strcmp(value, "1") == 0) { 
         // don't run as root if ro.secure is set... 
           secure = 1; 
           ...... 
      } 
    
      if (secure) { 
          ...... 
         setgid(AID_SHELL); 
         setuid(AID_SHELL); 
         ...... 
     } 
  } 
  从中我们可以看到adbd会检测系统的ro.secure属性，如果该属性为1则将会把自己的用户权限降级成shell用户。一般设备出厂的时候在/default.prop文件中都会有： 
ro.secure=1 
这样将会使adbd启动的时候自动降级成shell用户。 

然后我们再介绍一下adbd在什么时候启动的呢？答案是在init.rc中配置的系统服务，由init进程启动。我们查看init.rc中有如下内容： 
# adbd is controlled by the persist.service.adb.enable system property 
   2: service adbd /sbin/adbd 
   3:     disabled 
对Android属性系统少有了解的朋友将会知道，在init.rc中配置的系统服务启动的时候都是root权限（因为init进行是root权限，其子程序也是root）。由此我们可以知道在adbd程序在执行： 
/* then switch user and group to "shell" */ 
   setgid(AID_SHELL); 
   setuid(AID_SHELL); 
代码之前都是root权限，只有执行这两句之后才变成shell权限的。 

这样我们就可以引出root破解过程中获得root权限的方法了，那就是让以上面setgid和setuid函数执行失败，也就是降级失败，那就继续在root权限下面运行了。 

这其实利用了一个RageAgainstTheCage漏洞，具体分析请参考《Android adb setuid提权漏洞的分析》和《RageAgainstTheCage》 

通过上面的介绍我们发现利用RageAgainstTheCage漏洞，可以使adbd获得root权限，也就是adb获得了root权限。拿到root权限剩下的问题就好办了，复制破解之后的su程序到系统中。

 

 

adbd源码位于system/core/adb/目录下，可执行文件位于/sbin/adbd。通过adb执行ps命令，结果如下：

USER     PID   PPID  VSIZE  RSS     WCHAN    PC         NAME

root      1     0     296    212   c00b0124 0000d9ec S /init

... ...

shell     2183  1     3372   184   ffffffff 0000eca4 S /sbin/adbd

root      2204  1859  832    336   00000000 afe0c7dc R ps

看一下倒数第二行，adbd所在进程的父进程是root，本身的user是shell。对于一个发布状态的产品，这个是最正常不过了。但现在开发中遇到这样一个需求，产品已经处在发布状态（编译模式已经改成user）的情况下，因为BSP需要处理一些内核上的东西，需要在PC上执行adb shell后具有root权限。也就是这种效果：

USER     PID   PPID  VSIZE  RSS     WCHAN    PC         NAME

root      1     0     296    212   c00b0124 0000d9ec S /init

... ...

root      1911  1     3376   184   ffffffff 0000eca4 S /sbin/adbd

root      2198  2197  828    332   00000000 afe0c7dc R ps

要达到这个效果，就是要在启动adbd时，以root用户启动。那么，先看一下在Android中怎么启动adbd。

 

可以看一下Android系统根目录下的/init.rc的片段：

... ...

# adbd is controlled by the persist.service.adb.enable system property

service adbd /sbin/adbd

    disabled

# adbd on at boot in emulator

on property:ro.kernel.qemu=1

    start adbd

on property:persist.service.adb.enable=1

    start adbd

on property:persist.service.adb.enable=0

    stop adbd

... ...

这里定义了一个触发器，只要persist.service.adb.enable值被置为1，就会启动/sbin/adbd。

 

怎么样设置persist.service.adb.enable的值呢？这里涉及到一个属性服务/system/core/init/property_service.c。看下面的东西之前先看一下我之前翻译过来的这篇StevGuo的文档，他对属性服务描述得很仔细，也很有条理。

http://blog.csdn.net/a345017062/archive/2010/12/17/6083026.aspx

今天搜资料的时候才发现网上N多人翻译了这篇文章，有点儿晕晕的。。。

我们继续。。。

通过阅读上面的文档，我们知道了属性服务启动时加载了四个文件，这四个文件里面都可以设置系统属性，还可以通过APK设置系统属性。但我把这些方式都，结果都一样，adbd是启动起来了，用户都是shell，还是没有root权限的。看来差异应该在编译模式上，是改为user编译模式后，系统改变了adbd启动时的权限。在build目录下搜索一下，发现了main.mk中有这样的代码片段

## user/userdebug ##

 

user_variant := $(filter userdebug user,$(TARGET_BUILD_VARIANT))

enable_target_debugging := true

ifneq (,$(user_variant))

  # Target is secure in user builds.

  ADDITIONAL_DEFAULT_PROPERTIES += ro.secure=1

 

  tags_to_install := user

  ifeq ($(user_variant),userdebug)

    # Pick up some extra useful tools

    tags_to_install += debug

  else

    # Disable debugging in plain user builds.

    enable_target_debugging :=

  endif

 

  # TODO: Always set WITH_DEXPREOPT (for user builds) once it works on OSX.

  # Also, remove the corresponding block in config/product_config.make.

  ifeq ($(HOST_OS)-$(WITH_DEXPREOPT_buildbot),linux-true)

    WITH_DEXPREOPT := true

  endif

 

  # Disallow mock locations by default for user builds

  ADDITIONAL_DEFAULT_PROPERTIES += ro.allow.mock.location=0

 

else # !user_variant

  # Turn on checkjni for non-user builds.

  ADDITIONAL_BUILD_PROPERTIES += ro.kernel.android.checkjni=1

  # Set device insecure for non-user builds.

  ADDITIONAL_DEFAULT_PROPERTIES += ro.secure=0

  # Allow mock locations by default for non user builds

  ADDITIONAL_DEFAULT_PROPERTIES += ro.allow.mock.location=1

endif # !user_variant

 

ifeq (true,$(strip $(enable_target_debugging)))

  # Target is more debuggable and adbd is on by default

  ADDITIONAL_DEFAULT_PROPERTIES += ro.debuggable=1 persist.service.adb.enable=1

  # Include the debugging/testing OTA keys in this build.

  INCLUDE_TEST_OTA_KEYS := true

else # !enable_target_debugging

  # Target is less debuggable and adbd is off by default

  ADDITIONAL_DEFAULT_PROPERTIES += ro.debuggable=0 persist.service.adb.enable=0

endif # !enable_target_debugging

这段代码我大致解释一下：

主要通过判断当前的编译模式来给几个属性赋予不同的值，然后把属性存储在ADDITIONAL_DEFAULT_PROPERTIES这个变量中，这个变量在后面是要写到根目录下的/default.prop中去，在系统启动时被属性服务加载的。也就是说我们在/default.prop中看到的几个属性的值是在这里设置的。

只看两个属性ro.secure，persist.service.adb.enable。当前是user模式的话，编译系统会把ro.secure置为1，把persist.service.adb.enable置为0.也就是说，用user模式编译出来的系统运行在安全模式下，adbd默认关闭。即使通过设置属性的方式打开，adbd进程的用户也是shell，不具有root权限。这样，普通用户或者开发者拿到一个机器后，通过PC运行adb shell时，是以shell用户登录机器的。

好了，现在把ro.secure置为0，再重新编译，只要设置属性persist.service.adb.enable的值为1，adbd进程就会以root用户的身份启动。