Hacking FernFlower: Java反编译对抗技术详解

前言

本文详细讲解如何对抗Java反编译工具FernFlower（IDEA内置反编译器）的技术，通过字节码混淆和反编译工具特性利用，实现代码隐藏、混淆和反制效果。所有技术基于JDK8环境测试。

基础知识

ASM框架核心用法

ASM是Java字节码操作框架，有两种API：

• Core API：适合基础字节码操作
• Tree API：适合复杂工具开发

关键类：

• ClassWriter：用于生成类文件
• ClassVisitor：用于转换现有类
• MethodVisitor：用于处理方法字节码

类生成基础

// 创建ClassWriter，推荐使用COMPUTE_FRAMES自动计算栈帧
ClassWriter classWriter = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);

// 定义类结构
classWriter.visit(V1_8, ACC_PUBLIC | ACC_SUPER, "Test", null, "java/lang/Object", null);

// 添加字段
FieldVisitor fieldVisitor = classWriter.visitField(ACC_PUBLIC | ACC_STATIC, "abc", "Ljava/lang/String;", null, null);
fieldVisitor.visitEnd();

// 添加方法
MethodVisitor methodVisitor = classWriter.visitMethod(ACC_PUBLIC | ACC_STATIC, "test", "()V", null, null);
methodVisitor.visitCode();
methodVisitor.visitFieldInsn(GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
methodVisitor.visitInsn(ICONST_1);
methodVisitor.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(I)V", false);
methodVisitor.visitInsn(RETURN);
methodVisitor.visitMaxs(2, 0); // 自动计算时可省略
methodVisitor.visitEnd();

命名混淆技术

突破Java命名限制

Java编译器的命名限制不适用于运行时：

• 可使用Unicode字符、控制字符、特殊符号
• 可包含换行、退格等特殊字符
• 可重复使用关键字

// 合法但极具混淆效果的字段名
fieldVisitor = classWriter.visitField(ACC_PUBLIC, "abc{\nsuper man\n}", "Ljava/lang/String;", null, null);

// 使用退格字符(\r)导致IDEA无法反编译
fieldVisitor = classWriter.visitField(ACC_PUBLIC, "abc\rdef", "Ljava/lang/String;", null, null);

隐藏方法与字段

利用FernFlower配置特性

关键配置项（默认启用）：

• REMOVE_BRIDGE=1：隐藏桥接方法
• REMOVE_SYNTHETIC=0：但IDEA仍会隐藏synthetic方法

隐藏方法技术

1. 标记为synthetic方法：

   cw.visitMethod(ACC_PUBLIC | ACC_SYNTHETIC, "hiddenMethod", "()V", null, null);
   // 或添加Synthetic属性
   methodVisitor.visitAttribute(new SyntheticAttribute());
   

2. 标记为bridge方法：

   cw.visitMethod(ACC_PUBLIC | ACC_BRIDGE, "hiddenMethod", "()V", null, null);
   

3. 利用hiddenMembers机制：

   • EnumProcessor会隐藏values()和valueOf()方法
   • 可构造同名方法迷惑分析者

隐藏字段技术

1. 标记为synthetic字段：

   cw.visitField(ACC_PUBLIC | ACC_STATIC | ACC_FINAL | ACC_SYNTHETIC, "hiddenField", "Ljava/lang/String;", null, null);
   

2. 利用AssertProcessor：

   • 静态final字段会被隐藏

   cw.visitField(ACC_PUBLIC | ACC_STATIC | ACC_FINAL, "$assertionsDisabled", "Z", null, null);
   

方法参数混淆

METHOD_PARAMETERS属性

// 自定义MethodParameters属性
public class MethodParameterAttribute extends Attribute {
    public MethodParameterAttribute(int paramsCount, int nameIndex) {
        super("MethodParameters");
        // 自定义实现write方法
    }
}

// 使用方法
methodVisitor.visitAttribute(new MethodParameterAttribute(3, 5)); // 伪造参数个数和名称索引

效果：

• 所有参数显示相同名称
• 可设置非法参数个数导致反编译失败
• 可构造特殊参数名增加阅读难度

方法描述符攻击

构造非法方法描述符使解析进入无限循环：

// 缺少结尾分号
cw.visitMethod(ACC_PUBLIC, "test", "(Ljava/lang/String", null, null);

字节码混淆技术

JSR/RET指令混淆

JSR(跳转子程序)/RET(返回)指令本用于实现finally块，可被滥用：

Label label1 = new Label();
Label label2 = new Label();
Label label3 = new Label();

// 真实逻辑
methodVisitor.visitLabel(label1);
methodVisitor.visitMethodInsn(INVOKESTATIC, "java/lang/Runtime", "getRuntime", "()Ljava/lang/Runtime;");
methodVisitor.visitLdcInsn("open /Applications/Calculator.app");
methodVisitor.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL, "java/lang/Runtime", "exec", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Process;");
methodVisitor.visitInsn(POP);

// 混淆逻辑
methodVisitor.visitLabel(label2);
methodVisitor.visitJsrInsn(label1);
methodVisitor.visitJsrInsn(label3);
methodVisitor.visitInsn(POP);  // 弹出返回地址
methodVisitor.visitInsn(RET);  // 执行真实逻辑

// 虚假显示逻辑
methodVisitor.visitLabel(label3);
methodVisitor.visitFieldInsn(GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
methodVisitor.visitLdcInsn("Hello World");
methodVisitor.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V");
methodVisitor.visitInsn(RETURN);

原理：

• 通过JSR压入返回地址
• 用POP/SWAP修改返回地址
• 导致反编译显示与实际执行不一致

try-catch结构混淆

Label startLabel = new Label();
Label endLabel = new Label();
Label handlerLabel = new Label();

// 移除endLabel的RETURN
methodVisitor.visitTryCatchBlock(startLabel, endLabel, handlerLabel, "java/lang/Exception");

methodVisitor.visitLabel(startLabel);
methodVisitor.visitFieldInsn(GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
methodVisitor.visitLdcInsn("Normal execution");
methodVisitor.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V");
methodVisitor.visitLabel(endLabel);
// 故意不写RETURN

methodVisitor.visitLabel(handlerLabel);
methodVisitor.visitVarInsn(ASTORE, 1);
methodVisitor.visitFieldInsn(GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
methodVisitor.visitLdcInsn("Exception occurred");
methodVisitor.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V");
methodVisitor.visitInsn(RETURN);

解决验证错误：

// 添加帧栈平衡指令
methodVisitor.visitFrame(F_SAME, 0, null, 0, null);

反制技术

1. 构造非法属性：

   • 添加不匹配的MethodParameters属性
   • 添加超大属性导致内存耗尽

2. 触发解析错误：

   • 构造非法字节码序列
   • 利用特殊字符导致解析失败

3. DOS攻击：

   • 在JAR中放置多个问题类
   • 当反编译工具尝试解析时崩溃

防御建议

1. 使用最新版反编译工具
2. 对反编译结果进行验证执行
3. 结合多种反编译工具交叉验证
4. 直接分析字节码而非依赖反编译结果

总结

本文详细介绍了多种对抗Java反编译的技术：

1. 利用命名规则突破视觉混淆
2. 隐藏关键方法和字段
3. 方法参数和描述符混淆
4. JSR/RET和try-catch字节码混淆
5. 反编译工具反制技术

这些技术可有效增加代码分析难度，但应注意合理使用场景。