Android手机Root授权原理细节全解析

首先关于Root的方式，这里不做详解，可以有很多漏洞，比如利用uid溢出后归为0，得到Root权限，然后操作文件系统等。
 
手机Root后，最重要的是，给手机安装了su程序和superuser apk。 su一般被安装在/system/xbin 或者 /system/bin 下面，su文件的权限如下：
 
# ls su -l
ls su -l
-rwsr-sr-x    1 root     root         26336 Aug  1  2008 su
 
这里可以看到，su的Owner和Group分别为Root，Root。 Other用户具有exeute权限，另外，su设置了suid和sgid，这个非常重要，后面会详述，这个使得Su进程可以提升自身的EUID。
 
我们这里以RootExplorer为例，看是如何申请和提升权限的：
 
首先，ps一下，可以看到root explorer的信息，这里第一列是UID，更加准确的，应该是EUID。
app_73    1143  103   301620 39944 ffffffff 400194c4 S com.speedsoftware.rootexp
lorer
 
这里可以看到，Root Explorer的EUID=10073（App Base是从10000开始的）
 
然后，Root Explorer通过Runtime方式，使用shell 命令行运行了“su”， 所以，会有一个Root Explorer启动的sh：
 
app_73    1159  1143  764    376   c003e454 4001cf94 S /system/bin/sh
 
default情况下，进程的UID是继承的，这里sh的PPID是1143，说明是RootExplorer启动的。
 
RootExplorer通过类似下面的代码运行“su”：
p = Runtime.getRuntime().exec("su");   

所以，1159  PID的sh会启动su，这里需要注意的是，su进程的Real UID是10073，因为继承自parent，但是，其EUID却提升为了ROOT，这就是由于SUID被设置的原因。 由于su进程的EUID是ROOT，所以导致了su可以做很多高权限的事情。

su会通过：

sprintf(sysCmd, "am start -a Android.intent.action.MAIN -n com.koushikdutta.superuser/com.koushikdutta.superuser.SuperuserRequestActivity --ei uid %d --ei pid %d > /dev/null", g_puid, ppid);
  if (system(sysCmd))
   return executionFailure("am.");

启动SuperUser Request Activity来询问用户是否授权当前应用，如果否的话，则su将return 结束， 否则su会继续运行。

得到用户许可后（通过sqlite和SuperUser Request Activity交流用户许可），su会将自己的Real UID也设置为ROOT：

 if(setgid(0) || setuid(0))
  return permissionDenied();

由于su的EUID是ROOT，所以su有权限执行以上代码，执行完后su进程的Real UID，effective UID都变成了ROOT。 这里为什么要同时提升Real UID的权限，后面会说明。

然后，su会启动一个额外的sh来运行用户的指令：

char *exec_args[argc + 1];
 exec_args[argc] = NULL;
 exec_args[0] = "sh";
 int i;
 for (i = 1; i < argc; i++)
 {
  exec_args[i] = argv[i];

 }
 execv("/system/bin/sh", exec_args);
 return executionFailure("sh");

 这里非常关键的代码是execv！ 这里没有使用fork，而是直接使用execv，这将导致不会创建新的进程运行sh image，而是直接在当前su的进程空间load并执行sh image。 所以，return executionFailure("sh"); 正常情况下是永远不会被执行的，执行完execv后，就开始直接sh的代码了。

这里可以看到，由于复用su当前进程来运行sh，使得sh运行的进程的EUID，Real UID都是ROOT，那么，任何操作都可以执行了。 如果不提升Real UID为Root的话，那么只要sh运行中通过启动外部程序的方式来完成操作的话，就会出现权限问题，因为新启动的进程只会继承父进程的Real UID，而不是EUID，那么新起的进程的Real UID=EUID= parent RealUID ！= ROOT，那么某些操作可能有问题。 所以，su把自己的Real UID也提升为ROOT后，则不管启动后的任何代后的子进程执行操作，都是以ROOT的权限运行。

RootExplorer通过得到sh流后，就可以通过该流执行任何shell指令了：
1.try {   
2.   // Preform su to get root privledges   
3.   p = Runtime.getRuntime().exec("su");    
4.  
5.   // Attempt to write a file to a root-only   
6.   DataOutputStream os = new DataOutputStream(p.getOutputStream());   
7.   os.writeBytes("echo \"Do I have root?\" >/system/sd/temporary.txt\n");   
8.  
9.   // Close the terminal   
10.   os.writeBytes("exit\n");   
11.   os.flush();  

 

通过ps也可以明显看到su变成了sh，如下，

app_73    1143  103   301620 39944 ffffffff 400194c4 S com.speedsoftware.rootexp
lorer
app_73    1159  1143  764    376   c003e454 4001cf94 S /system/bin/sh
root      1161  1159  772    388   c012e760 4007c578 S sh

这里的PID=1161的进程其实是su（可以通过打log验证），当执行execv("/system/bin/sh", exec_args);后，进程名就变成了sh。当然进程EUID不变，仍然是ROOT。

通过cat 进程的proc信息，我们也可以看到其实RootExplorer自身的UID或者权限根本没有被提升（这是和linux上执行su不一样的地方），

# cat status
cat status
Name:   re.rootexplorer
State:  S (sleeping)
Tgid:   1143
Pid:    1143
PPid:   103
TracerPid:      0
Uid:    10073（Real）   10073（Effecttive）   10073（saved）   10073
Gid:    10073   10073   10073   10073

而su演变成的sh，却是具有所有的ROOT UID：

# cat status
cat status
Name:   sh
State:  S (sleeping)
Tgid:   1161
Pid:    1161
PPid:   1159
TracerPid:      0
Uid:    0       0       0       0
Gid:    0       0       0       0

总结： Android中App授权获取Root权限，其实不是App自身的权限提升了，而是通过具有ROOT权限的sh流来执行shell命令