用Xposed框架拦截微信、人人、QQ等LBS应用的当前位置

最近在参加第八届全国大学生信息安全竞赛，成功杀入决赛。本人负责核心模块的hook，hook的实现还是用开源框架Xposed。其中的一个需求就是保护用户的敏感数据：当前位置信息。前期做了很多尝试都失败了，这里换一种角度思考，顿时眼前一亮。呵呵，不在这里扯淡了，开始进入正题。

LBS应用的定位原理

经常用微信、人人的用户会发现，这一类客户端有个比较有意思的功能，就是在你发状态的时候可以添加自己的位置，可以查找“附近的人”，而且定位得相对比较准确。即使不开启手机的GPS服务，它可以定位，用WiFi它仍然可以定位，用运营商的移动网络它依然可以定位，这个功能是不是很强大？

其实，像微信这一类应用的“找朋友”功能的实现上借助的是“基于位置的服务”(Location Based Service，LBS)，它是通过电信移动运营商的无线电通讯网络（如GSM网、CDMA网、WIFI热点）或外部定位方式(如GPS)获取到用户实时所在的地理位置（地理坐标），在GIS(Geographic Information System，地理音讯系统)平台的支持下，为用户提供相应服务的一种功能。
LBS是借助手机基站来实现定位。每座手机基站都有自己的独立编号，手机在开机状态下会同时接收到多座基站的信号，往常打电话时它与只其中信号最佳的一座基站建立通讯衔接，但在需求定位时就会丈量周边3个或更多的基站信号，根据三角定位法，推算出手机所处的位置。
可以把手机基站的覆盖范围想像成一个个以基站为圆心的圆，需要定位时，手机就向周边多座基站发送测量信号，并计算这些测量信号抵达基站所需要的时间，推算出手机距离基站的直线距离，再经过数学运算，手机位置坐标就可由3个基站圆的交点来确定。手机定位的准确度与基站密度、现场环境有很大联系，市区内精度范围大致在200米左右，郊区精度范围大致在1000米~2000米左右，随着技术的不时开展，基站的密度增加。在某有些场所下，手机定位的精度已能到达50米。不过，我个人还是不是很理解这种三点定位的方式，呵呵。
原理部分已经介绍完毕，下面就进入我们的正题，如何拦截你的位置，that is a question……

拦截的思路

其实思路比较简单，既然已经知道LBS定位的原理是借助手机基站来实现的。每座手机基站都有自己的独立编号，手机在开机状态下会同时接收到多座基站的信号，在定位时会就会丈量周边neighbour基站的信号，然后利用三角定位的方式，推算出手机所处的位置。所以这类应用在定位的时候，会尝试读取周围基站的信号，那么我们可以这样思考，我们可以尝试着Hook安卓操作系统中有关该基站、网络定位的部分，将其内容全部置空。然后迫使该类应用只能通过GPS来实现定位，那么，我们可以考虑向相关的GPS接口中传入一个假的经纬度的值就可以实现完美的拦截。研究一下Android操作系统中有个基站、网络、GPS定位的源码[这里推荐几个网站，一个是GrepCode，一个是AndroidXref，这两个网站提供Android操作系统各个版本的源码，很强大，为广大程序员“Read the fucking source code”提供了很大的方便，呵呵]。仔细研究一下，会发现需要拦截的东西确实不多，主要是android.net.wifi.WifiManager类的getScanResults方法、android.telephony.TelephonyManager类的getCellLocation和getNeighboringCellInfo方法、以及android.location.LocationManager类的requestLocationUpdates方法、getGpsStatus方法。
需要多说一句，开发安全方面的应用，缺少不了一款开源神器Xprivacy，这款神器可以实时查看每个应用的调用过程，甚至内部的调用函数，可以为开发者寻找解决方案提供很有价值的参考信息，减少不少阻力。下面给出核心的编码实现，主要是针对微信、人人、QQ等提供LBS服务的应用。效果就是修改自己当前的位置信息，制造一个假的地理位置信息。

编码实现

核心实现的源码如下：

package com.whu.gpshook;

import de.robv.android.xposed.*;
import de.robv.android.xposed.XC_MethodHook.MethodHookParam;
import de.robv.android.xposed.callbacks.XC_LoadPackage.LoadPackageParam;
import de.robv.android.xposed.XposedBridge;

import android.app.Activity;
import android.location.GpsSatellite;
import android.location.GpsStatus;
import android.location.Location;
import android.location.LocationListener;
import android.location.LocationManager;
import android.os.Binder;
import android.util.Log;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;

/**
 * @author Li Jiansong
 * @date:2015-7-15  上午10:39:39
 * @version :
 *
 *借助Xprivacy应用查看各个类的调用过程
 *hook com.tencent.mm
 *android.net.wifi.WifiManager的getScanResults
 *android.telephony.TelephonyManager的getCellLocation和getNeighboringCellInfo方法
 *android.location.LocationManager的requestLocationUpdates方法、getGpsStatus方法
 *
 *北京经纬度：(116.449535,39.862559)
 *
 */
public class GPSHooker implements IXposedHookLoadPackage{

    private final String TAG = "Xposed";
    private LoadPackageParam mLpp;
    private static Share share = new Share();

    public void log(String s){
        Log.d(TAG, s);
        XposedBridge.log(s);
    }

    //不带参数的方法拦截
    private void hook_method(Class<?> clazz, String methodName, Object... parameterTypesAndCallback)
    {
        try {
            XposedHelpers.findAndHookMethod(clazz, methodName, parameterTypesAndCallback);
        } catch (Exception e) {
            XposedBridge.log(e);
        }
    }

    //不带参数的方法拦截
    private void hook_method(String className, ClassLoader classLoader, String methodName,
            Object... parameterTypesAndCallback)
    {
        try {
            XposedHelpers.findAndHookMethod(className, classLoader, methodName, parameterTypesAndCallback);
        } catch (Exception e) {
            XposedBridge.log(e);
        }
    }

    //带参数的方法拦截
    private void hook_methods(String className, String methodName, XC_MethodHook xmh)
    {
        try {
            Class<?> clazz = Class.forName(className);

            for (Method method : clazz.getDeclaredMethods())
                if (method.getName().equals(methodName)
                        && !Modifier.isAbstract(method.getModifiers())
                        && Modifier.isPublic(method.getModifiers())) {
                    XposedBridge.hookMethod(method, xmh);
                }
        } catch (Exception e) {
            XposedBridge.log(e);
        }
    }


    @Override
    public void handleLoadPackage(LoadPackageParam lpp) throws Throwable {
        // TODO Auto-generated method stub
        mLpp = lpp;
        share.reloadX();
      HashMap<String, String> gpslist=share.getallX("gps");
      XposedBridge.log("----------gps"+gpslist.toString());
       if(gpslist.containsKey(mLpp.packageName))
                return;
        XposedBridge.log("-----------没有保护，所以获取是假地址："+mLpp.packageName);


        hook_method("android.net.wifi.WifiManager", mLpp.classLoader, "getScanResults",
                new XC_MethodHook(){
            /**
             * Android提供了基于网络的定位服务和基于卫星的定位服务两种
             * android.net.wifi.WifiManager的getScanResults方法
             * Return the results of the latest access point scan.
             * @return the list of access points found in the most recent scan.
             */
            @Override
            protected void afterHookedMethod(MethodHookParam param)
                    throws Throwable {
                // TODO Auto-generated method stub
                //super.afterHookedMethod(param);
                param.setResult(null);//return empty ap list, force apps using gps information
            }
        });

        hook_method("android.telephony.TelephonyManager", mLpp.classLoader, "getCellLocation",
                new XC_MethodHook(){
            /**
             * android.telephony.TelephonyManager的getCellLocation方法
             * Returns the current location of the device.
             * Return null if current location is not available.
             */
            @Override
            protected void afterHookedMethod(MethodHookParam param)
                    throws Throwable {
                // TODO Auto-generated method stub
                //super.afterHookedMethod(param);
                param.setResult(null);//return empty cell id list
            }
        });

        hook_method("android.telephony.TelephonyManager", mLpp.classLoader, "getNeighboringCellInfo",
                new XC_MethodHook(){
            /**
             * android.telephony.TelephonyManager类的getNeighboringCellInfo方法
             * Returns the neighboring cell information of the device.
             */
            @Override
            protected void afterHookedMethod(MethodHookParam param)
                    throws Throwable {
                // TODO Auto-generated method stub
                //super.afterHookedMethod(param);
                param.setResult(null);//// return empty neighboring cell info list
            }
        });

        hook_methods("android.location.LocationManager", "requestLocationUpdates",
                new XC_MethodHook() {
            /**
             * android.location.LocationManager类的requestLocationUpdates方法
             * 其参数有4个：
             * String provider, long minTime, float minDistance,LocationListener listener
             * Register for location updates using the named provider, and a pending intent
             */
            @Override
            protected void beforeHookedMethod(MethodHookParam param) throws Throwable {

                if (param.args.length == 4 && (param.args[0] instanceof String)) {
                    //位置监听器,当位置改变时会触发onLocationChanged方法
                    LocationListener ll = (LocationListener)param.args[3];

                    Class<?> clazz = LocationListener.class;
                    Method m = null;
                    for (Method method : clazz.getDeclaredMethods()) {
                        if (method.getName().equals("onLocationChanged")) {
                            m = method;
                            break;
                        }
                    }

                    try {
                        if (m != null) {
                        //  mSettings.reload();

                            Object[] args = new Object[1];
                            Location l = new Location(LocationManager.GPS_PROVIDER);

//                          double la = Double.parseDouble(mSettings.getString("latitude", "-10001"));
//                          double lo = Double.parseDouble(mSettings.getString("longitude","-10001"));

                            double la=39.862559;//帝都的经纬度
                            double lo=116.449535;
                            l.setLatitude(la); 
                            l.setLongitude(lo);

                            args[0] = l;

                            //invoke onLocationChanged directly to pass location infomation
                            m.invoke(ll, args);

                            XposedBridge.log("fake location: " + la + ", " + lo);
                        }
                    } catch (Exception e) {
                        XposedBridge.log(e);
                    }
                }
            }
        });


        hook_methods("android.location.LocationManager", "getGpsStatus",
                new XC_MethodHook(){
            /**
             * android.location.LocationManager类的getGpsStatus方法
             * 其参数只有1个：GpsStatus status
             * Retrieves information about the current status of the GPS engine.
             * This should only be called from the {@link GpsStatus.Listener#onGpsStatusChanged}
             * callback to ensure that the data is copied atomically.
             * 
             */
            @Override
            protected void afterHookedMethod(MethodHookParam param) throws Throwable {
                GpsStatus gss = (GpsStatus)param.getResult();
                if (gss == null)
                    return;

                Class<?> clazz = GpsStatus.class;
                Method m = null;
                for (Method method : clazz.getDeclaredMethods()) {
                    if (method.getName().equals("setStatus")) {
                        if (method.getParameterTypes().length > 1) {
                            m = method;
                            break;
                        }
                    }
                }

                //access the private setStatus function of GpsStatus
                m.setAccessible(true);

                //make the apps belive GPS works fine now
                int svCount = 5;
                int[] prns = {1, 2, 3, 4, 5};
                float[] snrs = {0, 0, 0, 0, 0};
                float[] elevations = {0, 0, 0, 0, 0};
                float[] azimuths = {0, 0, 0, 0, 0};
                int ephemerisMask = 0x1f;
                int almanacMask = 0x1f;

                //5 satellites are fixed
                int usedInFixMask = 0x1f;

                try {
                    if (m != null) {
                        m.invoke(gss,svCount, prns, snrs, elevations, azimuths, ephemerisMask, almanacMask, usedInFixMask);
                        param.setResult(gss);
                    }
                } catch (Exception e) {
                    XposedBridge.log(e);
                }
            }
        });
    }

}

效果演示

本人的真实地理位置信息是在湖北武汉：

打开微信客户端，查看自己当前位置，可以发现显示的是帝都的位置：

打开人人，查找附近的人，也是在帝都：

工程源码
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