关于纠正加密库在32位&64位环境下异常现象的处理总结

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加密库在不同位数下问题的定位与解决

促进解决问题的原因

  1. 因项目是做数据安全方面,所以对应业务模块的代码使用C++来进行实现,且以生成SO(动态)库拱Java来调用。在项目之前版本中并未涉及到针对64位环境的兼容,一直在Android的armabi与armeabi-v7a下使用。因Google市场在20190801之后更新GooglePlay必须提供支持64位动态库的要求,当时因未能明确定位问题而将这一问题拖拉了下来,因为不影响国内使用。
  2. 随着国内应用市场也明确要求强制支持64位的支持,具体如图:

国内市场要求兼容64位的提醒通知.png

  1. 故解决这个问题的优先级也被排在前列,本着养成的没有解决不了的问题的理念,专心的去深耕细挖,最终一定会解决。

定位问题的方法

  • 首先将加密库所涉及到的C++代码进行简易化搭建,剔除业务只关心加密,然后进行Debug调试,通过在AndroidStuido中的LLDB(LowLevelDebugger)动态调试工具进行C++代码运行时内存数据的分析。如图:

断点到的代码位置.png

  • 比如查看ulkey这个字段在内存中的数值,通过命令 memory read --size 4 --format x --count 8 0x29a9e420,也可以简写为 memory read -s4 -fx -c8 0x29a9e420,实例如图:

内存地址数据查看.png

1. size:表示的是每个展示的值所占的字节数,可以使用1248等,但要与显示的数据匹配。
2. format:表示的是显示类型x表示16进制,也可以指定f(float)、d(int)、u(unsigned int)等。
3. count:表示的是显示数值的个数。
4. 0x29a9e420:表示的是要调试的内存地址值。

加密数值在32位与64位的比较

需注意的事项

  • 进行真机调试环境时,需特别注意,在进行C++代码的动态调试时,需要清楚手机处理器的位数是32位还是64位,因为32位的手机虽能在armeabi-v7a的环境进行动态调试但不能在arm64-v8a的环境下动态调试,反之亦然。 所以这个特点需要注意,以免造成不必要的疑惑。相对配置如图:

对应动态库环境的配置.png

排查与定位

  • 根据加密规则来准备对应的测试数据,在这里我准备了一个16byte的文件,目的是为了查看在32位的环境下它的数值与在64位的有什么不同!测试数据如图:

使用wxMedit查看测试数据16进制值.png

  • 测试数据准备好后开始执行加密过程的动态调试,通过在不同位数的手机的调试后,发现了持有加密数值的ulbuf变量有差异,ulbuf定义如图所示:

ulbuf的定义.png

出现异样的代码位置.png

  • 在执行SMS4F函数之前,uint32 ulbuf[36]的初始值在32位与64位都相同。ulbuf在32位执行SMS4F函数前的内存中数值如图:

32位执行SMS4F函数前的内存中数值.png ulbuf在64位执行SMS4F函数前的内存中数值如图:

64位执行SMS4F函数前的内存中数值.png

  • 在执行SMS4F函数之后的ulbuf在32位执行SMS4F函数后的内存中数值如图:

32位执行SMS4F函数后的内存中数值.png

ulbuf在64位执行SMS4F函数后的内存中数值如图:

64位执行SMS4F函数后的内存中数值.png

  • 因为整体规则是以16byte(128bits)作为一个单位来进行的,ulbuf的定义为uint32(在宏定义为unsigned long int),且循环条件的定义为 i < 32。所以这块只需看前128byte就可以了。

解决与总结

  • 在经过对比后,32位与64位在执行SMS4F函数后的ulbuf在原文0x52以后的明显不同,再通过代码 ulbuf[i+4] 发现每次执行SMS4F函数之前,是以4byte推动的。通过到这一步,明显发现uint32宏定义的unsigned long int有些猫腻,因为在32位与64位的环境下,它的数值分别是占4byte与8byte。之前的定义如图:

uint32之前的定义.png

  • 修改后的宏定义uint32如图:

uint32修改后的定义.png

  • 通过前面步骤定位到核心问题,之前因配置64位处理器(arm64-v8a)的场景无法正常加解密的问题也自然迎刃而解。也发现了C/C++在AndroidStudio中出现异样的新的排查与解决思路,不单单只有查看Variables参数、Log等方案,还有通过LLDB利器来进行“疑难杂症”的定位与解析。

  • 希望这篇文章对大家定位类似的问题有所帮助与启发,有什么不足与修改之处请留言告知,不胜感激。

    久有凌云志,重上井冈山。千里来寻故地,旧貌变新颜。
    到处莺歌燕舞,更有潺潺流水,高路入云端。过了黄洋界,险处不须看。
    风雷动,旌旗奋,是人寰。三十八年过去,弹指一挥间。
    可上九天揽月,可下五洋捉鳖,谈笑凯歌还。世上无难事,只要肯登攀。