详解Android root原理

0x00 关于root

linux和类Unix系统的最初设计都是针对多用户的操作系统，对于用户权限的管理很非常严格的，而root用户（超级用户）就是整个系统的唯一管理员，拥有等同于操作系统的所有权限。所以一旦获取到root权限，就可以对整个系统进行访问和修改。而在Android下获取root权限之后就可以自己定制系统，卸载一些预装软件，完全掌控自己的设备。

0x01 setUID

在讨论root的原理之前，有一个非常重要的概念，就是文件的setUID权限。linux下普通的文件权限大家都很清楚，可读，可写，可执行，下图很清楚的一个普通的可执行文件root的权限，r（可读），w（可写），x（可执行）。

但是，要考虑一种情况，比如说，一个用户是有权修改自己的密码的，但是记录密码的文件/etc/shadow只有root用户才是可写的，那普通用户如何才能修改自己的密码呢？这一切都要归功于setUID的设置，修改密码时使用的命令passwd对应的二进制程序是/usr/bin/passwd

可以看到passwd的二进制文件的权限位中不仅仅是rwx了，多了一个s权限，而这个s权限就是我们的主角，setUID权限。

由于passwd有setUID权限，所以linux系统可以临时把这个文件的所有者（root）身份角色赋给普通用户，以达到让普通用户可以修改自己密码的目的。

那如何设置setUID权限呢？

平常使用的普通文件权限位是由3、３、３共9位的二进制数字组成　－－－｜－－－｜－－－，分别对应文件所有者，文件所有者同一用户组权限和其他用户权限。最开始的名为root的可执行文件的权限为rwxrwxr-x，所对应的二进制位就是111 111 101 ，然后每三位对应421换算成16进制，就是775。而新增的setUID权限是在前面新增了三位，分别表示setGID、setUID、stick bit权限，而我们现在只关心setUID权限。因此加上setUID权限之后，文件的权限应该由4位数字组成，例如之前的root文件加上setUID权限就是4755。而修改密码的passwd文件对应的权限位就是4755。

可以通过一个小例子来直观的感受一下，平常使用的cat命令对应的二进制文件是没有setUID权限的：

可以在普通用户下尝试使用cat去读取/etc/shadow文件的内容：

提示权限不够，再给cat加上setUID权限之后再去读取/etc/shadow的内容：

是可以读出来的，但是/etc/shadow中的内容都经过加密处理。

0x02 Linux 下的root

平常使用的linux发行版，需要切换到root用户时，直接使用su命令，然后输入su用户的密码就可以切换到root用户了。

0x03 Android 的root

但是在未root的Android设备上是没有su的二进制文件，直接执行su命令会提示”su not found”。

再进入已经root过的设备上查看，平常在adb shell中用的命令对应的二进制文件都是在/system/bin目录下，是存在su文件的：

可以看到这里的su只是一个指向/system/xbin/的一个链接。

可以看到这里的su是有setUID权限位的。

而要在系统分区 /system/xbin 中添加文件本身就是需要root权限，而且设置su文件的所有者为root用户也是需要root权限的，设置setUID权限同样也需要root权限。

这就进入到了一个死循环当中，要利用su，首先要有root权限。因此这时就需要利用到Android存在的漏洞，Android系统本身存在着很多以root权限运行的原生进程，而这些root进程中如果存在可以利用的漏洞，就可以利用进程的root身份：

1. 拷贝su文件到/system/xbin系统分区；
   
2. 设置su文件所有者为root用户；
   
3. 设置su文件的setUID权限，便于自己的进程执行su命令获取root权限。