Android 操作系統獲取Root權限 原理詳細解析

android root權限破解分析

許多機友新購來的Android機器沒有破解過Root權限，無法使用一些需要高權限的軟件，以及進行一些高權限的操作，其實破解手機Root權限是比較簡單及安全的，破解Root權限的原理就是在手機的/system/bin/或/system/xbin/目錄下放置一個可執行文件“su”，這是一個二進制文件，相當於電腦上的exe文件，僅僅在系統中置入這個“su”文件是不會給手機的軟件或硬件造成任何故障。

下面的代碼是android系統原版的su中的部分代碼，可以看出只允許getuid()為AID_ROOT和AID_SHELL的進程可以使用su進行登陸。
復制代碼 代碼如下:
<SPAN ><STRONG>/* Until we have something better, only root and the shell can use su. */
myuid = getuid();
if (myuid != AID_ROOT && myuid != AID_SHELL) {
fprintf(stderr,"su: uid %d not allowed to su\n", myuid);
return 1;
}</STRONG></SPAN>

面在Superuser這個android程序中的su不再有上面的一部分，這樣任何進程都可以使用su進行登陸了,有一部分android程序要使用root權限可能的用法類似於（這個也是Superuser中的一部分代碼）：
復制代碼 代碼如下:
Process process = Runtime.getRuntime().exec("su");
DataOutputStream os = new DataOutputStream(process.getOutputStream());
os.writeBytes("mount -oremount,rw /dev/block/mtdblock3 /system\n");
os.writeBytes("busybox cp /data/data/com.koushikdutta.superuser/su /system/bin/su\n");
os.writeBytes("busybox chown 0:0 /system/bin/su\n");
os.writeBytes("chmod 4755 /system/bin/su\n");
os.writeBytes("exit\n");
os.flush();

而在上面提到的Superuser和android程序中的su源碼中都有這部分代碼：
復制代碼 代碼如下:
if(setgid(gid) || setuid(uid)) {
fprintf(stderr,"su: permission denied\n");
return 1;
}

看上去這裡就是進行權限切換的地方了。面普通用戶要能使用su，su的權限要是這樣：

-rwsr-xr-x. 1 root root 34904 11月 3 2010 /bin/su

這個和電腦版的su上是一樣的。

從出上面的分析可以認為破解android的root權限的實質是：在系統中加入一個任何用戶都可能用於登陸的su命令。當然這首先要取得root權限才能做

到。在z4root這個android下的破解android的root權限的程序中有一個rageagainstthecage，可能就是設法得到root權限的程序。

第二篇文章：

如果你進行過程序開發，在root過的手機上面獲得root權限的代碼如下：
復制代碼 代碼如下:
Process process = Runtime.getRuntime().exec("su");
DataOutputStream os = new DataOutputStream(process.getOutputStream());
......
os.writeBytes("exit\n");
os.flush();

從上面代碼我們可以看到首先要運行su程序，其實root的秘密都在su程序中，《android root權限破解分析》中講到Android系統默認的su程序只能root和shell可以用運行su，這個是安全的。如果把這個限制拿掉，就是root破解了！

下面我們仔細分析一下程序是怎樣獲得root權限的，如果對Linux的su命令熟悉的朋友可能知道su程序都設置SUID位，我們查看一下我的手機（已經root破解）上的su權限設置，

我們發現su的所有者和所有組都是root，是其實是busybox的軟鏈接，我們查看busybox的屬性發現，其設置了SUID和SGID，並且所有者和所有組都是root。SUID和SGID的作用是什麼呢？如果你不太清楚，請參考《Linux進程的實際用戶ID和有效用戶ID》，這樣運行busybox的普通用戶，busybox運行過程中獲得的是root的有效用戶。su程序則是把自己啟動一個新的程序，並把自己權限提升至root（我們前面提到su其實就是busybox，運行期它的權限是root，當然也有權限來提升自己的權限）。

再強調一下不光root手機上su需要設置SUID，所有的Linux系統上的su程序都需要設置SUID位。請參考一下UC服務器的su的權限情況：

我們發現su也設置了SUID位，這樣普通用戶也可以運行su程序，su程序會驗證root密碼，如果正確su程序可以把用戶權限提高的root（因為其設置SUID位，運行期是root權限，這樣其有權限提升自己的權限）。

這樣我們就可以看出其實Android系統的破解的根本原理就是替換掉系統中的su程序，因為系統中的默認su程序需要驗證實際用戶權限（只有root和 shell用戶才有權運行系統默認的su程序，其他用戶運行都會返回錯誤）。而破解後的su將不檢查實際用戶權限，這樣普通的用戶也將可以運行su程序， 也可以通過su程序將自己的權限提升。

到這裡大家對root破解不感到神秘了吧。root破解沒有利用什麼Linux內核漏洞（Linux內核不可能有這麼大的漏洞存在），可以理解成root 破解就是在你系統中植入“木馬su”，說它是“木馬”一點兒都不為過，假如惡意程序在系統中運行也可以通過su來提升自己的權限的這樣的結果將會是災難性 的。所以一般情況下root過手機都會有一個SuperUser應用程序來讓用戶管理允許誰獲得root權限，也算是給系統加了一層保險吧！

通過上文《Android系統root破解原理分析》 的介紹大家應該明白了root破解過程的終極目標是替換掉系統中的su程序。但是要想替換掉系統中su程序本身就是需要root權限的，怎樣在root破 解過程中獲得root權限，成為我們研究的重點了。下面我們先清點一下我們需要破解系統情況，假設需要破解的Android系統具備如下條件：
復制代碼 代碼如下:
1、可以通過adb連接到設備，一般意味著驅動程序已經安裝。
2、但是adb獲得用戶權限是shell用戶，而不是root。

要想理解root破解過程我們首先需要了解一下adb工具，SDK中包含adb工具，設備端有adbd服務程序後台 運行，為開發機的adb程序提供服務，adbd的權限，決定了adb的權限。具體用戶可查看/system/core/adb下的源碼，查看 Android.mk你將會發現adb和adbd其實是一份代碼，然後通過宏來編譯。

查看adb.c的adb_main函數你將會發現adbd中有如下代碼：
復制代碼 代碼如下:
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) {
        ......

從中我們可以看到adbd會檢測系統的ro.secure屬性，如果該屬性為1則將會把自己的用戶權限降級成shell用戶。一般設備出廠的時候在/default.prop文件中都會有：
復制代碼 代碼如下:
ro.secure=1

這樣將會使adbd啟動的時候自動降級成shell用戶。

然後我們再介紹一下adbd在什麼時候啟動的呢？答案是在init.rc中配置的系統服務，由init進程啟動。我們查看init.rc中有如下內容：
復制代碼 代碼如下:
# adbd is controlled by the persist.service.adb.enable system property
service adbd /sbin/adbd
   disabled

對Android屬性系統少有了解的朋友將會知道，在init.rc中配置的系統服務啟動的時候都是root權限（因為init進行是root權限，其子程序也是root）。由此我們可以知道在adbd程序在執行：
復制代碼 代碼如下:
/* then switch user and group to "shell" */
setgid(AID_SHELL);
setuid(AID_SHELL);

代碼之前都是root權限，只有執行這兩句之後才變成shell權限的。

這樣我們就可以引出root破解過程中獲得root權限的方法了，那就是讓以上面setgid和setuid函數執行失敗，也就是降級失敗，那就繼續在root權限下面運行了。

這其實利用了一個RageAgainstTheCage漏洞，具體分析請參考《Android adb setuid提權漏洞的分析》和《RageAgainstTheCage》。這裡面做一個簡單說明：
復制代碼 代碼如下:
1、出廠設置的ro.secure屬性為1，則adbd也將運行在shell用戶權限下；

2、adb工具創建的進程ratc也運行在shell用戶權限下；

3、ratc一直創建子進程（ratc創建的子程序也 將會運行在shell用戶權限下），緊接著子程序退出，形成僵屍進程，占用shell用戶的進程資源，直到到達shell用戶的進程數為 RLIMIT_NPROC的時候（包括adbd、ratc及其子程序），這是ratc將會創建子進程失敗。這時候殺掉adbd，adbd進程因為是 Android系統服務，將會被Android系統自動重啟，這時候ratc也在競爭產生子程序。在adbd程序執行上面setgid和setuid之 前，ratc已經創建了一個新的子進程，那麼shell用戶的進程限額已經達到，則adbd進程執行setgid和setuid將會失敗。根據代碼我們發 現失敗之後adbd將會繼續執行。這樣adbd進程將會運行在root權限下面了。

3、這是重新用adb連接設備，則adb將會運行在root權限下面了。

通過上面的介紹我們發現利用RageAgainstTheCage漏洞，可以使adbd獲得root權限，也就是adb獲得了root權限。拿到root權限剩下的問題就好辦了，復制破解之後的su程序到系統中（見上文《Android系統root破解原理分析》的介紹），都是沒有什麼技術含量的事情了。

其實堵住adbd的這個漏洞其實也挺簡單的：
復制代碼 代碼如下:
/* then switch user and group to "shell" */
if (setgid(AID_SHELL) != 0) {
    exit(1);
}

if (setuid(AID_SHELL) != 0) {
    exit(1);
}

如果發現setgid和setuid函數執行失敗，則adbd進程異常退出，就把這個漏洞給堵上了。為什麼這麼多設 備都沒有堵上這個漏洞呢？我覺得是設備廠商的策略（不排除傻X的廠商存在哦），雖然知道怎麼封堵漏洞但是就是留著個後門給大家，讓第三方給自己定制 rom，提高自己系統的易用性。

至此我們把root的過程和root之後系統情況都進行了介紹，相信你也不會對root破解再神秘了吧！