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기본 정보

Xamarin은 오픈 소스 플랫폼으로, 개발자가 .NET 및 C# 프레임워크를 사용해 iOS, Android, Windows용 앱을 개발하도록 설계되었습니다. 이 플랫폼은 현대적인 애플리케이션을 효율적으로 만들기 위한 다양한 도구와 확장 기능에 대한 접근을 제공합니다.

Xamarin의 아키텍처

• For Android, Xamarin은 .NET 바인딩을 통해 Android 및 Java 네임스페이스와 통합되며, Mono 실행 환경에서 Android Runtime (ART)와 함께 동작합니다. Managed Callable Wrappers (MCW)와 Android Callable Wrappers (ACW)는 Mono와 ART 간의 통신을 중개하며, 둘 다 Linux 커널 위에서 동작합니다.
• For iOS, 애플리케이션은 Mono 런타임 하에서 실행되며, 전체 Ahead of Time (AOT) 컴파일을 통해 C# .NET 코드를 ARM 어셈블리로 변환합니다. 이 과정은 Objective-C Runtime과 함께 UNIX 계열 커널에서 동작합니다.

.NET Runtime and Mono Framework

.NET framework는 애플리케이션 개발을 위한 assemblies, classes, namespaces 등을 포함하며, .NET Runtime이 코드 실행을 관리합니다. 이는 플랫폼 독립성과 하위 호환성을 제공합니다. Mono Framework는 .NET framework의 오픈 소스 구현으로, 2005년에 .NET을 Linux로 확장하기 위해 시작되었고 현재 Microsoft의 지원을 받으며 Xamarin이 주도하고 있습니다.

Reverse Engineering Xamarin Apps

Decompilation of Xamarin Assemblies

Decompilation은 컴파일된 코드를 소스 코드로 되돌리는 과정입니다. Windows에서는 Visual Studio의 Modules window를 통해 디컴파일 대상 모듈을 식별할 수 있으며, 이를 통해 서드파티 코드에 직접 접근하고 분석을 위해 소스 코드를 추출할 수 있습니다.

JIT vs AOT Compilation

• Android는 Just-In-Time (JIT) 및 Ahead-Of-Time (AOT) 컴파일을 지원하며, 실행 속도 최적화를 위해 Hybrid AOT 모드를 제공합니다. Full AOT는 Enterprise 라이선스에서만 사용 가능합니다.
• iOS는 Apple의 동적 코드 실행 제한 때문에 AOT 컴파일만 사용합니다.

APK/IPA에서 dll 파일 추출

APK/IPA에 포함된 assemblies에 접근하려면 파일을 압축 해제(unzip)한 후 assemblies 디렉터리를 탐색하세요. Android의 경우 XamAsmUnZ 및 xamarin-decompress 같은 도구로 dll 파일의 압축을 풀 수 있습니다.

python3 xamarin-decompress.py -o /path/to/decompressed/apk

APK를 decompile한 후 unknown/assemblies/ 폴더 안에 .dll 파일들이 보이는 경우, dnSpy를 사용해 .dlls를 직접 분석할 수 있습니다. 그러나 경우에 따라 unknown/assemblies/ 폴더에 assemblies.blob 및 assemblies.manifest 파일이 들어있을 수 있습니다. pyxamstore 도구는 Xamarin apps에서 assemblies.blob 파일을 unpack하여 .NET assemblies에 접근해 추가 분석을 가능하게 합니다:

pyxamstore unpack -d /path/to/decompressed/apk/assemblies/
# After patching DLLs, rebuild the store
pyxamstore pack

일부 최신 Xamarin/MAUI 빌드는 /assemblies.blob 또는 /resources/assemblies 내부에 XALZ 형식으로 압축된 어셈블리를 저장합니다. xamarout 라이브러리로 빠르게 압축을 해제할 수 있습니다:

from xamarout import xalz
import os
for root, _, files in os.walk("."):
for f in files:
if open(os.path.join(root, f), 'rb').read(4) == b"XALZ":
xa = xalz.XamarinCompressedAssembly(os.path.join(root, f))
xa.write("decompressed/" + f)

iOS dll files are readily accessible for decompilation, revealing significant portions of the application code, which often shares a common base across different platforms.

AOT on iOS: managed IL은 네이티브 *.aotdata.* 파일로 컴파일됩니다. DLL만 패치해서는 로직이 변경되지 않습니다; IL 본문이 빈 플레이스홀더이므로 네이티브 스텁을 후킹해야 합니다(예: Frida 사용).

정적 분석

한 번 .dlls를 확보하면 dnSpy 또는 ILSpy 같은 도구를 사용해 .Net 코드를 정적으로 분석할 수 있으며, 이를 통해 앱 코드를 수정할 수 있습니다. 예를 들어 보호를 우회하기 위해 애플리케이션을 변조할 때 매우 유용합니다.
수정 후에는 앱을 다시 패키징하고 다시 서명해야 한다는 점을 유의하세요.

dnSpy는 아카이브되었으며; dnSpyEx 같은 유지되는 포크는 .NET 8/MAUI 어셈블리와 함께 계속 작동하며 다시 저장할 때 디버그 심볼을 보존합니다.

동적 분석

동적 분석은 SSL pinning 확인과 Xamarin 앱의 .NET 바이너리를 런타임에 수정하기 위해 Fridax 같은 도구 사용을 포함합니다. Frida 스크립트는 root detection 또는 SSL pinning을 바이패스하기 위해 사용 가능하며, 분석 능력을 향상시킵니다.

Other interesting Frida scripts:

• xamarin-antiroot
• xamarin-root-detect-bypass
• Frida-xamarin-unpin

Updated Frida-xamarin-unpin (Mono >=6) hooks System.Net.Http.HttpClient.SendAsync and swaps the handler to a permissive one, so it still works even when pinning is implemented in custom handlers. Run it after the app starts:

frida -U -l dist/xamarin-unpin.js com.target.app --no-pause

번들로 제공되는 frida-mono-api로 관리되는 메서드를 후킹하기 위한 빠른 템플릿:

const mono = require('frida-mono-api');
Mono.ensureInitialized();
Mono.enumerateLoadedImages().forEach(i => console.log(i.name));
const klass = Mono.classFromName("Namespace", "Class");
const m = Mono.methodFromName(klass, "Method", 2);
Mono.intercept(m, { onEnter(args){ console.log(args[1].toInt32()); } });

재서명

도구 Uber APK Signer는 동일한 키로 여러 APK에 서명하는 작업을 단순화하며, 앱에 변경을 가한 후 앱을 재서명하는 데 사용할 수 있습니다.

참조

• https://www.appknox.com/security/xamarin-reverse-engineering-a-guide-for-penetration-testers
• https://thecobraden.com/posts/unpacking_xamarin_assembly_stores/
• https://medium.com/@justmobilesec/introduction-to-the-exploitation-of-xamarin-apps-fde4619a51bf
• https://github.com/jakev/pyxamstore
• https://pypi.org/project/xamarout/
• https://github.com/GoSecure/frida-xamarin-unpin
• https://gist.github.com/Diefunction/e26fce039efcab57aac342a4b2d48ff6
• https://reverseengineering.stackexchange.com/questions/31716/deobfuscating-ios-dll-file-i-think-arm64

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