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淺入淺出FlowDroid（一）： 簡介&基本使用

wqj97 / 2619人閱讀

摘要：后文將圍繞做一些介紹。盡管如此，的使用對新手而言仍然充滿了困難。本系列文章基本為個(gè)人見解，難免有錯(cuò)誤與誤解，如有客觀錯(cuò)誤歡迎提出。

前言

說到Android的污點(diǎn)分析框架，網(wǎng)上的搜索結(jié)果大多指向靜態(tài)的FlowDroid與動(dòng)態(tài)的TaintDroid。盡管由于加固、混淆等技術(shù)使得針對Android的靜態(tài)分析越來越困難，但靜態(tài)分析的無先驗(yàn)分析能力無法被動(dòng)態(tài)分析取代，使得靜態(tài)分析仍有發(fā)揮空間。后文將圍繞FlowDroid做一些介紹。
值得注意的是，雖然FlowDroid還在被Secure Software Engineering Group維護(hù)更新，但其核心算法仍然是2014的版本。在各大會議上已經(jīng)提出了數(shù)十種新的靜態(tài)污點(diǎn)分析算法，相比FlowDroid在一些數(shù)據(jù)集或是DroidBench上有著更快的運(yùn)行速度以及更優(yōu)的精準(zhǔn)度。但FlowDroid仍然是公共資源中可獲取的靜態(tài)污點(diǎn)分析工具的唯一選擇，因?yàn)楹芏鄍aper提供的源代碼幾乎沒有注釋與文檔，導(dǎo)致使用極其困難；另外科研人員往往僅在有限的測試集上進(jìn)行了運(yùn)行，所以去使用這樣的程序不可避免的會遇到Bug。相比之下，F(xiàn)lowDroid作為被持續(xù)維護(hù)的一款框架，其穩(wěn)定性上具備了一定的保證，同時(shí)其底層的Soot框架強(qiáng)大的功能與較為完善的文檔，使得FlowDroid上手難度相對較低。
盡管如此，F(xiàn)lowDroid的使用對新手而言仍然充滿了困難。網(wǎng)絡(luò)上FlowDroid的教程大多是一些cmd命令的說明，而我需要將其作為程序的一部分，甚至還需要對源代碼進(jìn)行一些修改，導(dǎo)致我不得不花費(fèi)大量的時(shí)間去閱讀源代碼以知悉其中的一些細(xì)節(jié)以及一些未被文檔直接提及的自定義接口。因此，我希望將閱讀過程中看到的東西做記錄與分享，以便有需要的人可以省去一些功夫。
本系列文章基本為個(gè)人見解，難免有錯(cuò)誤與誤解，如有客觀錯(cuò)誤歡迎提出。

簡介

FlowDroid是一款使用Java實(shí)現(xiàn)的針對Android的靜態(tài)污點(diǎn)分析框架，發(fā)表于PLDI"2014（論文鏈接），截止撰文時(shí)間在Google Scholar上顯示已有1200+的引用，目前為Android靜態(tài)污點(diǎn)分析的主流框架，代碼開源并提供于GitHub（倉庫鏈接）。
FlowDroid在數(shù)據(jù)流分析部分并無太大的創(chuàng)新，主要基于發(fā)表在POPL"1995上的IFDS算法（論文鏈接）實(shí)現(xiàn)，其主要貢獻(xiàn)在于針對Android程序的LifeCycle、Callback等特點(diǎn)做了各種各樣的處理，感興趣的可以去閱讀論文進(jìn)行查閱。

基本使用 環(huán)境配置

首先自然是Java的配置，如果沒有配置并且不會配置，請查找網(wǎng)上其他教程，本文不再贅述。
FlowDroid的配置方法有兩種，可以直接下載相關(guān)jar包，也可以使用maven配置依賴。jar包可以去FlowDroid的GitHub上release頁面進(jìn)行下載，僅需soot-infoflow-android-classes.jar和soot-infoflow-classes.jar兩個(gè)文件即可，另外去Soot的倉庫下載包含了heros與jasmin的sootclasses-trunk-jar-with-dependencies.jar，將上述三個(gè)包加入項(xiàng)目依賴便完成了FlowDroid的配置。關(guān)于如何將jar包加入依賴，如有困惑請根據(jù)Java編程環(huán)境自行查詢。

運(yùn)行

整個(gè)FlowDroid最頂層的類便是soot.jimple.infoflow.android.SetupApplication，大部分的設(shè)置與運(yùn)行都可以通過操作這個(gè)類的實(shí)例進(jìn)行。SetupApplication既可以在調(diào)用runInfoflow()時(shí)傳入配置參數(shù)，也可以在初始化SetupApplication時(shí)或初始化后傳入配置參數(shù)。SetupApplication的初始化函數(shù)以及runInfoflow函數(shù)有多種不同參數(shù)類型的實(shí)現(xiàn)，可以查閱源碼后根據(jù)情況選擇，這里僅提供我自己使用的一種方式：

InfoflowAndroidConfiguration conf = new InfoflowAndroidConfiguration();
// androidDirPath是你的android sdk中platforms目錄的路徑
conf.getAnalysisFileConfig().setAndroidPlatformDir(androidDirPath);
// apkFilePath是你要分析的apk的文件路徑
conf.getAnalysisFileConfig().setTargetAPKFile(apkFilePath);
// sourceSinkFilePath是source點(diǎn)與sink點(diǎn)的聲明文件，后文會作說明
conf.getAnalysisFileConfig().setSourceSinkFile(sourceSinkFilePath);
// apk中的dex文件有對方法數(shù)量的限制導(dǎo)致實(shí)際app中往往是多dex，不作設(shè)置將僅分析classes.dex
conf.setMergeDexFiles(true);
// 設(shè)置AccessPath長度限制，默認(rèn)為5，設(shè)置負(fù)數(shù)表示不作限制，AccessPath會在后文解釋
conf.getAccessPathConfiguration().setAccessPathLength(-1);
// 設(shè)置Abstraction的path長度限制，設(shè)置負(fù)數(shù)表示不作限制，Abstraction會在后文解釋
conf.getSolverConfiguration().setMaxAbstractionPathLength(-1);
SetupApplication setup = new SetupApplication(conf);
// 設(shè)置Callback的聲明文件（不顯式地設(shè)置好像FlowDroid會找不到）
setup.setCallbackFile("res/AndroidCallbacks.txt");
setup.runInfoflow();
關(guān)于Source、Sink

污點(diǎn)分析中的source點(diǎn)表示污點(diǎn)分析的起始點(diǎn)，而sink點(diǎn)表示污點(diǎn)分析的結(jié)束點(diǎn)。換言之，F(xiàn)lowDroid在“掃描”這個(gè)apk后，會從source點(diǎn)開始分析數(shù)據(jù)流，當(dāng)數(shù)據(jù)流“流到”sink點(diǎn)時(shí)將其標(biāo)注。FlowDroid中的source與sink均為類方法，在soot-infoflow-android下有提供一份SourcesAndSinks.txt的文件，是FlowDroid當(dāng)時(shí)使用的一些可能涉及到訪問隱私數(shù)據(jù)的api，從里面很容易看出聲明文件的格式：

每一行作為獨(dú)立的聲明，%開頭的表示注釋，可以根據(jù)應(yīng)用需求自行添加刪減Source與Sink的聲明。

關(guān)于代碼中的一些其他說明
Callback

因?yàn)锳ndroid中系統(tǒng)級的Callback并不會出現(xiàn)顯式地進(jìn)行回調(diào)方法的調(diào)用，所以如果需要分析Callback方法需要在聲明文件中將其聲明，同樣在soot-infoflow-android下有提供一份AndroidCallbacks.txt文件，里面是一些常見的原生回調(diào)接口或類，如需添加參照格式即可。

AccessPath與Abstraction

AccessPath是數(shù)據(jù)流分析中一個(gè)專用術(shù)語，而Abstraction是FlowDroid用來表示污點(diǎn)分析在一個(gè)代碼語句的結(jié)果的類。關(guān)于它們的具體說明會在后面的文章中展開，這里僅需一個(gè)宏觀的了解，那兩個(gè)設(shè)置的數(shù)值越小，分析可能越快但效果可能越差，反之同理。

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