PC微信逆向分析の绕过加密访问SQLite数据库
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作者：zmrbak（赵庆明老师）
前言：
微信，无疑是国内目前最为流行的应用软件，其在社交领域的霸主地位依然无人可以撼动！它不但撑起了庞大的腾讯软件帝国的一角，而且足以让腾讯傲立于BAT中国互联网三巨头之首。微信，改变了这个世界，而腾讯也成了无数优秀程序员梦想的归宿。围绕着微信这个软件的延伸，腾讯也无私地为代码世界贡献了近百个优秀的开源项目。
从古到今，任何一个巨人，都是站在前一辈巨人的肩膀上而成长为新的巨人。百度如此，阿里如此，腾讯亦是如此。SQLite数据库，一个不为人熟知，但已超过10000亿个设备在使用的开源数据库，已经渗入人们生活的各个环节。目前超过11亿个活跃的微信号，每时每刻都在与这个深藏功与名的SQLite数据库共舞着。
由于微信的巨大成功，从而成为众多痴迷技术的探秘者的实验品。同样，嵌入微信内部那个深藏功名的SQLite数据库，也成为这些人的又一个解剖对象。接下来，准备好我们的工具，让我们一起来窥探其中的奥妙！
微信中的数据库
无论是在微信安装还是运行的时候，普通用户是不会觉察到微信中居然还有一个默默无闻的SQLite数据库。就算在微信的安装目录中，你也不会发现有任何对于SQLite数据库的描述、说明和感谢（基于SQLite的许可协议，不允许以SQLite的名义来推销产品），但是却在用户的文件夹下（C:\Users\xxxxxx\Documents\WeChat Files\xxxx\Msg\）留下一堆以db为扩展名的文件。对于细心的探索者来说，微信留下来的任何蛛丝马迹，都会变成重要的探秘线索。
这些db文件，都是经过加密处理的。即使你怀疑它是一个SQLite数据库文件，但是你根本无法用任何一个SQLite管理器打开。虽然网上有不少的文章告诉你，去到微信中寻找那个密码，然后使用某某工具进行解密还原。先不说这些工具各种各样的莫名其妙的问题，就算你确实可以顺利搞到密码，再到完成了解密，再进行访问，其实已经晚了半拍。当然，你要相信，腾讯的那些顶级程序员，会在保证软件功能和性能的情况下，会为这些探秘者设置各种各样的障碍。至少我们知道，那些db文件的确是一个个SQLite数据库，只是经过了加密处理而已。
窥探SQLite数据库
SQLite数据库是一个开源的软件，也就是说，任何人都可以免费地获取它的源代码，对它进行研究、分析，当然还有修改。如果你要把你修改的内容“贡献”给SQLite官方，那么你必须申明你放弃你修改的这些代码的“版权”，不过你提供的代码基本不会原样照搬，而是被SQLite官方按照自己的标准重写一次（开源，但不开放）。当然，如果你要修改后自己用的话，那就随便你啦，SQLite官方并不会找你要钱。即便如此，g---o--o--g--l--e依然每年给予SQLite巨额的赞助，当然国内腾讯、阿里等这些巨头也毫不吝啬。虽然这个软件包括源代码在内都是免费开放的，但由于有不少的巨头为其撑腰，就算SQLite不收你的钱，它也会活得很好。如果你非要交钱买个许可的话，那就花6000美元买一个吧，官方称这些钱会用于资助SQLite的持续改进和支持。
既然SQLite数据库是开放源代码的，而且还有来自微信开发团队的严苛加密，那么将其与微信一起研究，则更为令人振奋。登上SQLite的官方主页，http://www.sqlite.org，你可以随时把SQLite诞生以来近20年的各个版本抓来研究一番。网站上还有各种示例，教你如何使用SQLite数据库，详尽的各种解说，如果你愿意，你可以通过这个网站了解到它的各种之末细节和详尽的实现方式。虽然，网站没提供中文版，不过，语言并不是障碍，浏览器的翻译功能，可以让你了解个八九不离十。
一个简单的SQLite示例
如果你还不知道这个SQLite数据库怎么用，网站上提供了TCL的示例代码和C语言的示例代码。现摘抄C示例代码如下（代码来源：https://www.sqlite.com/quickstart.html）。
01 #include
02 #include
03
04 static int callback(void *NotUsed, int argc, char **argv, char **azColName){
05 int i;
06 for(i=0; i 07 printf("%s = %s\n", azColName[i], argv[i] ? argv[i] : "NULL"); 08 } 09 printf("\n"); 10 return 0; 11 } 12 13 int main(int argc, char **argv){ 14 sqlite3 *db; 15 char *zErrMsg = 0; 16 int rc; 17 18 if( argc!=3 ){ 19 fprintf(stderr, "Usage: %s DATABASE SQL-STATEMENT\n", argv[0]); 20 return(1); 21 } 22 rc = sqlite3_open(argv[1], &db); 23 if( rc ){ 24 fprintf(stderr, "Can't open database: %s\n", sqlite3_errmsg(db)); 25 sqlite3_close(db); 26 return(1); 27 } 28 rc = sqlite3_exec(db, argv[2], callback, 0, &zErrMsg); 29 if( rc!=SQLITE_OK ){ 30 fprintf(stderr, "SQL error: %s\n", zErrMsg); 31 sqlite3_free(zErrMsg); 32 } 33 sqlite3_close(db); 34 return 0; 35 } 示例很简单，也很完善。由于我们的目的是为了探索和研究，因此，我们在确保程序示例可用的情况下，再继续精简。我们删除了很多代码，只剩下核心的几条： 01 #include 02 #include 03 04 static int callback(void *NotUsed, int argc, char **argv, char **azColName){ 06 for(int i=0; i 07 printf("%s = %s\n", azColName[i], argv[i] ? argv[i] : "NULL"); 08 } 10 return 0; 11 } 12 13 int main(int argc, char **argv){ 14 sqlite3 *db; 22 sqlite3_open(argv[1], &db); 28 sqlite3_exec(db, argv[2], callback, 0, &zErrMsg); 33 sqlite3_close(db); 34 return 0; 35 } 先从main函数开始，首先定义一个sqlite3的db作为数据库的句柄，然后让执行sqlite3_open打开数据库，接下来执行sqlite3_exec查询数据库，最后执行sqlite3_close关闭数据库。在sqlite3_exec执行期间，使用回调函数callback来处理查询的结果。这，就是一个完整的流程。 执行sqlite3_open打开数据库这个操作，要执行不少的操作，相对比价耗费系统资源。如果一个软件在运行过程中要不断地查询数据库，修改数据库，那么最优的方式就是打开后不要关闭，等到软件关闭的时候再关闭数据库。这样可以节约系统资源，也可以提高数据库的响应速度。 绕过加密访问SQLite数据库 无论是给数据库加上密码，还是使用其它更强有力的方式为数据库加密，无非是为了防止数据库被非法操作。但是，由于基于性能的考虑，应用软件打开SQLite数据库后，只有等到应用程序被关闭的时候，才去关闭数据库。那么在整个应用软件运行期间，SQLite数据库一旦被打开，则将一直保持打开状态。也就是说，上面示例的db，在程序还未调用sqlite3_close函数前，一直是有效的，随时可以接受sqlite3_exec函数的查询操作。这个查询并不是指select，而是指所有可能的sql语句。我们暂且不讨论具有破坏性的操作，如增加（INSERT）、修改(UPDATE)、删除(DELETE)等，在这里我们只来讨论“无破坏性”的“查”(SELECT)的操作。 数据库的加密验证，往往只在于打开数据库的时候，一旦数据库被打开，剩下的操作，则不再对加密进行验证。因此，我们等数据库打开之后，获取db这个数值，然后就可以“非法”地调用sqlite3_exec函数，来执行我们期望的操作。如果这样操作，那么无论软件设计人员设计的任何加密方式，都形同虚设。也就是说，我们可以轻松地实现“绕过加密来访问SQLite数据库”。 为了实现“绕过加密来访问SQLite数据库”，接下来需要解决三个问题。 如何取得已打开的数据库的句柄db的具体数值? 可被非法地调用的sqlite3_exec函数在哪里? 如何非法地调用sqlite3_exec函数？ 接下来，让我们依次来解决这三个问题。 如何取得打开数据库的句柄？ 如果从正向编程的思维来思考的话，似乎没有答案。但是如果用逆向的思维，你会发现，其实很简单，在调用sqlite3_open函数的时候，其中一个参数就是db，这个db的数值，就是我们正在寻找的打开数据库的句柄。因此，这个问题又转换成，在什么地方调用了sqlite3_open函数。那么，只要我们在调用完sqlite3_open函数之后，马上获取db的值，这个问题就解决了。 如果你使用过OD或者IDA，你就知道，这些软件可以帮你分析出，在程序的什么地方调用了这个函数，而且每一个调用的地方都可以帮你分析出来。如果再配合inline hook，取数据就如同探囊取物一般容易。 我们知道，在调用sqlite3_open函数的时候，必然会打开一个文件。在Windows系统中，必然会调用Windows中的CreateFileW函数，而这个函数可以被OD、IDA等逆向工具所识别。因此，通过倒推的方式，就能顺藤摸瓜找到sqlite3_open函数。如果使用OD来动态调试的话，sqlite3_open就非常容易找到，而且还可以找到调用这个函数的代码段，同时还可以直观地观察到某内存地址中的具体数值。因此，db的值就可以很容易地获取。如果你再编写了inline hook后，只要程序调用了sqlite3_open函数，就可以马上获取db的值。 sqlite3_exec函数在哪里？ 在软件中往往会执行一些sql语句，而sqlite3_exec函数对多条函数进行了包装，让程序员执行sql语句更为简单。因此，在应用软件中会有大量的sqlite3_exec函数调用。这恰好是一个切入点。 sqlite3_exec函数的第一个参数是数据库句柄，其实也就是一个DWORD，第二个参数是一条被执行的sql语句，其实就是一个字符串的地址。这些字符串，往往在程序员编程的时候手工写入的，并且嵌入到软件之中，而这些字符串在OD、IDA等这些软件中，可以很容易地识别出来。从而成为找到这个函数的切入点。 比如在软件中寻找“select * from”之类的sql语句，就可以简单地定位到sqlite3_exec函数，从而确定它在应用软件中的具体地址。 如何调用sqlite3_exec 既然我们已经获得到数据库的句柄db的值，而且已经找到和sqlite3_exec的地址，接下来我们就可以来“非法”地调用这个sqlite3_exec函数了。首先，我们来了解一下这个函数的所需的参数： sqlite3_exec(db, argv[2], callback, 0, &zErrMsg); 第二个参数，是一个查询的sql语句。我们可以定义一个sql的字符串即可，比如“select * from sqlite_master”。由于这条语句是用来查询这个数据库的结构的，因此，在任何一个sqlite数据库中都可以执行成功。当然，你也可以写一个你自己喜欢的sql语句。为了确保一定能查询到信息，我们就用这个字符串。 第三个参数，是一个回调函数，参照SQLite官方的示例代码编写。 第四个参数，是为这个回调函数提供的参数，如果没有，或者不需要提供，那么可以直接填写0或NULL。 第五个参数，返回执行的错误信息，如果不需要的话，可以填写为0或者NULL。 我们只是找到了sqlite3_exec在软件中的地址而已，但地址并不是一个函数，我们也无法直接用字符sqlite3_exec来调用这个函数。但是，我们可以通过C语言内嵌汇编来调用这个函数，也可以用“函数”指针的方式来调用。使用汇编语言，不是很直观，因此使用函数指针，是一个比较好的方法。 我们从SQLite源代码中找到sqlite3_exec函数，把它复制过来，然后做一些修改。把sqlite3_exec第一个字符变成大写Sqlite3_exec，加上typedef、__cdecl*，删除形参，再将db所在的形参改为DWORD： typedef int(__cdecl* Sqlite3_exec)( DWORD, /* The database on which the SQL executes */ const char *, /* The SQL to be executed */ sqlite3_callback, /* Invoke this callback routine */ void *, /* First argument to xCallback() */ char ** /* Write error messages here */ )； 假如sqlite3_exec的地址是：0x12345678,那么我们可以这样定义和调用： Sqlite3_ exec p_Sqlite3_ exec = (Sqlite3_ exec) 0x12345678; p_Sqlite3_ exec(db, zSql, callback, 0, 0); 运行结果示例 总结： 很多初次接触到逆向的人，会被黑压压的汇编代码、一串串的C代码、还有风格诡异的e语言所吓倒。常常有人问我“逆向分析很难吗？”。我也套用一句经典来回答：“天下事有难易乎？为之，则难者亦易矣；不为，则易者亦难矣！” 逆向分析，如同玩猜谜活动，当你看到一个个谜底慢慢浮现的时候，只有身在其中的人，才能享受其中的刺激和乐趣。作为看客，永远无缘体验这份乐趣。你并不是孤身一人，你还有我们。加入我们的QQ交流群456197310，一起在玩这个其乐无穷的猜谜活动。 源码分享 https://github.com/zmrbak/SQLiteReverse 交流QQ群： 456197310 点击链接加入群聊【软件逆向分析入门】
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