Android逆向系列：NDK开发与JNI接口详解

一、NDK开发基础

1.1 NDK简介

Android NDK（Native Development Kit）是原生开发工具包，用于：

• 编译生成.so共享库文件
• 编译生成基于ARM架构的可执行程序
• 实现Java与C/C++代码的交互

1.2 交叉编译概念

• 平台差异：Linux系统通常使用x86_64架构，而Android手机基本使用ARM架构
• 交叉编译器：在本平台编译其他平台可执行程序的工具
• NDK作用：在Windows/Linux上编译出基于ARM架构的程序

二、NDK环境配置

2.1 安装步骤

1. 下载NDK工具包（如android-ndk-r10e）
2. 解压至系统目录（如C:\android-ndk-r10e）
3. 配置环境变量，添加NDK根目录到PATH

2.2 目录结构

jni/
  ├── Android.mk    # 模块编译规则
  ├── Application.mk # 应用配置
  └── anquan.c      # C源文件

三、NDK编译流程

3.1 编写C源文件

示例anquan.c：

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("test");
    printf("\n");
    return 0;
}

3.2 Makefile文件详解

Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)  # 获取当前目录路径
include $(CLEAR_VARS)         # 清理LOCAL_变量

LOCAL_ARM_MODE := arm        # 指定ARM指令集
LOCAL_MODULE := anquan       # 模块名称
LOCAL_SRC_FILES := anquan.c  # 源文件

# PIE安全机制编译选项
LOCAL_CFLAGS += -pie -fPIE
LOCAL_LDFLAGS += -pie -fPIE

include $(BUILD_EXECUTABLE)   # 编译为可执行文件

关键变量说明：

• LOCAL_PATH：当前目录路径
• CLEAR_VARS：清理LOCAL_开头的全局变量
• LOCAL_ARM_MODE：指定指令集（arm/thumb）
• LOCAL_MODULE：输出文件名
• LOCAL_SRC_FILES：源文件列表
• BUILD_EXECUTABLE：编译目标类型（可执行文件）

Application.mk

APP_ABI := x86 armeabi-v7a

• APP_ABI：指定目标CPU架构
  • armeabi-v7a：第7代及以上ARM处理器

3.3 编译命令

在jni目录下执行：

ndk-build

输出目录结构：

libs/
  └── armeabi-v7a/
      └── anquan    # 生成的可执行文件

四、Android设备测试

4.1 ADB操作流程

1. 连接设备并检查：

   adb devices
   

2. 推送可执行文件：

   adb push libs/armeabi-v7a/anquan /data/local/tmp
   

3. 进入设备shell：

   adb shell
   su
   cd /data/local/tmp
   

4. 修改权限并执行：

   chmod 777 anquan
   ./anquan
   

五、JNI接口详解

5.1 JNI概述

JNI（Java Native Interface）是：

• Java与Native代码（C/C++）之间的桥梁
• 一大组函数接口API集合
• 实现双向调用（Java↔Native）

5.2 JNI作用

1. 保护核心逻辑：反编译工具（如Jadx）只能显示方法名，无法显示Native方法体
2. 复用现有C/C++库
3. 提升关键代码性能
4. 实现跨平台开发

5.3 JNI头文件分析

基本类型定义

Java类型与JNI类型对应关系：

引用类型对应关系：

本地接口结构体

主要包含三类方法：

1. Call方法 - 调用Java方法

   jobject CallObjectMethod(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
   

   参数说明：

   • JNIEnv*：JNI环境指针
   • jobject：Java对象实例
   • jmethodID：方法ID（通过GetMethodID获取）
   • ...：可变参数（方法参数）

2. Get方法 - 获取字段/方法ID

   jfieldID GetFieldID(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*);
   

   参数说明：

   • jclass：Java类对象（FindClass获取）
   • const char*：字段名
   • const char*：字段签名

3. Set方法 - 设置字段值

   void SetIntField(JNIEnv*, jobject, jfieldID, jint);
   

5.4 方法签名格式

Java方法在JNI中的表示形式：

(参数类型)返回值类型

示例：

• ()V：无参，返回void
• (I)V：接收int，返回void
• (Ljava/lang/String;)Z：接收String，返回boolean

基本类型签名：

六、实践建议

1. 编译优化：

   • 使用最新NDK版本
   • 合理设置APP_ABI（armeabi-v7a, arm64-v8a等）
   • 启用PIE安全机制（Android 5.0+要求）

2. JNI开发：

   • 使用javah或javac -h自动生成头文件
   • 注意内存管理（局部引用/全局引用）
   • 处理Java异常（ExceptionCheck/ExceptionOccurred）

3. 逆向分析：

   • IDA Pro分析.so文件
   • 关注JNI_OnLoad函数
   • 跟踪JNIEnv的函数调用

4. 兼容性考虑：

   • 32位/64位兼容
   • 不同Android版本API差异
   • 多CPU架构支持

通过本教程，您应该掌握了NDK开发的基本流程、JNI接口的核心概念以及如何在Android设备上运行原生程序。这些知识是Android逆向工程和底层开发的重要基础。