软件逆向-使用pysqlcipher3操作Windows微信数据库

写在前面

之前写过一系列微信数据库的文章，包括找句柄、获取数据库密钥、调用sqlite3_exec查询、备份、解密等。但是一直不知道怎么直接操作加密的库，近来发现腾讯开源了WCDB，几个平台的微信数据库都是以这个作为底层，Windows微信也不例外，遂拉代码，编译，记录下打开数据库后执行的一系列PRAGMA命令，再使用普通的sqlcipher执行相似操作，也可以打开。

编译WCDB

前置操作

1、拉取WCDB
2、在WCDB目录下拉取sqlcipher并检出035036eb02f68c2978ae18693427cd0f786df93e分支
3、在WCDB目录下拉取zstd并检出69036dffe50f385bd3b7b187e3fd230f4b2ef97e分支
4、安装cmake
5、安装Visual Studio（我使用的是VS2022）
注：因为在WCDB中已经提供了openssl的二进制文件，所以这里不需要拉取源码

构建解决方案

然后打开解决方案，平台配置选择Release，然后右键ALL_BUILD，构建完成后可以在build\Relese中找到生成的WCDB.dll、WCDB.lib和其他静态库。

使用WCDB打开微信数据库

以下是一个小demo，可以把上一步操作中生成的WCDB项目中的附加包含目录拷贝到自己的项目中，这样就不会缺头文件，然后还需要链接WCDB.lib。
吐槽一下，本来我是打算写个sql查询的，无奈文档实在是一坨，搞不明白为什么execute的入参为什么要一个Statement，而且还难以构造，应该是我太菜了，无奈写了个tableExists。

#include<iostream>
#include<string>
#include<WCDBCpp.h>
 
static std::string bytesFromHex(const std::string& _Src) {
    std::string _Out;
    for (unsigned int i = 0; i < _Src.length(); i += 2) {
        _Out.push_back(std::stoi(_Src.substr(i, 2), 0, 16));
    }
    return _Out;
}
 
int main() {
    int rc = 0;
    // 这个key是微信服务器下发的，请想办法获取自己的key
    std::string szDbKey = "0C1ADFFBE53345BAA59C748B7660EAC8542AD78C64FC422F9B278E5336EE3EB0";
    std::string binDbKey = bytesFromHex(szDbKey);
    WCDB::UnsafeData usDbKey((unsigned char*)binDbKey.data(), binDbKey.size());
    std::string szDbPath = R"(D:\CPLUSPLUS\wcdb_test\MicroMsg.db)";
    WCDB::Database database(szDbPath);
    // pc端使用的pagesize是4096字节
    database.setCipherKey(usDbKey, 4096, WCDB::Database::Version3);
    if (!database.canOpen() || !database.isOpened())
        goto wrapup;
    std::cout << database.tableExists("Contact").value() << std::endl; 
wrapup:
    database.close();
    return 0;
}

PRAGMA命令

之后我在所有的PRAGMA字符串打了断点，发现调用顺序大致如下：
1、PRAGMA wal_autocheckpoint = 0;
2、PRAGMA checkpoint_fullfsync = true;
3、PRAGMA temp_store = 1;
4、PRAGMA journal_mode = "WAL";
5、database.setCipherKey
6、PRAGMA cipher_compatibility = 3;
7、PRAGMA cipher_page_size = 4096;
有以下几处需要注意：
1、第四步会出现错误信息，因为此时还无法操作数据库。
2、第五步可以使用腾讯提供的sqlcipher中的sqlite3_key_v2函数代替，使用同样的key。原生sqlcipher暂不知是否有效。
3、第五步可以用PRAGMA key = "x'...'";，但是不能直接使用setCipherKey函数所使用的key，需要经过一些转换，这个后面会提及。

使用sqlcipher打开微信数据库

这里使用的sqlcipher是编译WCDB时生成的静态库，如果要做尝试，您还需要配置openssl。以下是一个demo：

// 需要在预处理器中添加下面两个宏
// SQLITE_WCDB
// SQLITE_HAS_CODEC
#include<iostream>
#include<string>
#include<sqlcipher/sqlite3.h>
#include<sqlcipher/sqlite3_wcdb.h>
 
static std::string bytesFromHex(const std::string& _Src) {
    std::string _Out;
    for (unsigned int i = 0; i < _Src.length(); i += 2) {
        _Out.push_back(std::stoi(_Src.substr(i, 2), 0, 16));
    }
    return _Out;
}
 
static int callback(void* notUsed, int argc, char** argv, char** azColName)
{
    for (int i = 0; i < argc; i++)
        std::cout << azColName[i] << ":" << (argv[i] ? argv[i] : "NULL") << "\t";
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}
 
int main() {
    int rc = 0;
    std::string szDbKey = "0C1ADFFBE53345BAA59C748B7660EAC8542AD78C64FC422F9B278E5336EE3EB0";
    std::string binDbKey = bytesFromHex(szDbKey);
    std::string szDbPath = R"(D:\CPLUSPLUS\wcdb_test\MicroMsg.db)";
    sqlite3* db = nullptr;
    char* errmsg = nullptr;
    char* zKey = nullptr;
    int nKey = 0;
    int index = 0;
    rc = sqlite3_open_v2(szDbPath.c_str(), &db, SQLITE_OPEN_READWRITE | SQLITE_OPEN_CREATE | SQLITE_OPEN_MAINDB_READONLY, 0);
    if (rc != SQLITE_OK) {
        std::cout << "打开或创建数据库失败" << std::endl;
        goto wrapup;
    }
    rc = sqlite3_exec(db, R"(PRAGMA wal_autocheckpoint = 0;)", nullptr, nullptr, &errmsg);
    std::cout << rc << std::endl;
    rc = sqlite3_exec(db, R"(PRAGMA checkpoint_fullfsync = true;)", nullptr, nullptr, &errmsg);
    std::cout << rc << std::endl;
    rc = sqlite3_exec(db, R"(PRAGMA temp_store = 1;)", nullptr, nullptr, &errmsg);
    std::cout << rc << std::endl;
    // sqlite3_key和sqlite3_key_v2都有效
    rc = sqlite3_key(db, binDbKey.c_str(), (int)binDbKey.size());
    std::cout << rc << std::endl;
 
    rc = sqlite3_exec(db, R"(PRAGMA cipher_compatibility = 3;)", nullptr, nullptr, &errmsg);
    std::cout << rc << std::endl;
    rc = sqlite3_exec(db, R"(PRAGMA cipher_page_size = 4096;)", nullptr, nullptr, &errmsg);
    std::cout << rc << std::endl;
    // 因为我知道这一步在前面会出错所以放到后面了
    rc = sqlite3_exec(db, R"(PRAGMA journal_mode = "WAL";)", nullptr, nullptr, &errmsg);
    std::cout << rc << std::endl;
    // 这一步的`binary`我随便写的，不知道该写什么
    index = sqlcipher_find_db_index(db, "binary");
    // 这里的index只要是0就会有返回
    sqlite3CodecGetKey(db, index, (void**)&zKey, &nKey);
    rc = sqlite3_exec(db, "SELECT COUNT(*) FROM Contact;", callback, NULL, &errmsg);
    if (rc != SQLITE_OK) {
        std::cout << "SQL语句执行时发生错误: " << errmsg << std::endl;
        goto wrapup;
    }
wrapup:
    rc = sqlite3_close(db);
    std::cout << rc << std::endl;
    return 0;
}

大家可以注意到在demo中使用了一个sqlite3CodecGetKey函数，这个函数，我开始以为它会设置的密钥，但是却得到了一个长度为96的hex字符串，这里就很迷惑了，在迷惑的时候我尝试把那个字符串作为key并使用PRAGMA命令输入，发现可以成功打开数据库，接下来就是找到key的生成，并验证普通的sqlcipher能否使用上述流程打开数据库。

Key的生成

这一步就简单说下思路吧，很久之前网上就有某大佬写的离线解密数据库的博客，这里面其实就有计算Key的过程。
1、读取数据库文件前16字节
2、使用hkdf对原始密钥扩展64000次，salt是第一步读取的内容，扩展后的密钥的进行hex得到Key前64位
3、第二步得到的Key和hex后的salt拼接起来，就是该数据库的访问密钥
也难怪那些Sqlcipher查看工具无法打开Windows微信数据库，因为每个数据库本质上有不同的Key。

使用pysqlcipher3打开微信数据库

编译pysqlcipher3

此处略过，可以参考网上的指南，但介绍踩过的两个坑。
1、执行python setup.py build_amalgamation报错，可以修改setup.py中的quote_argument函数，实际上是宏定义的问题。

def quote_argument(arg):
    # quote = '"' if sys.platform != 'win32' else '\\"'
    quote = '"' if sys.platform != 'win32' else '"'
    return quote + arg + quote

2、from pysqlcipher3 import dbapi2报错_sqlite3找不到指定的模块，解决方案是拷贝libcrypto-1_1-x64.dll到pysqlcipher3安装目录。

打开数据库

这里还是提供一个demo，相信大家一看就能懂。

import hashlib
from pysqlcipher3 import dbapi2 as sqlite3
 
KEY_SIZE = 32
SALT_SIZE = 16
DEFAULT_PAGESIZE = 4096
DEFAULT_ITER = 64000
 
def make_cipher_key(db_path, password):
    f = open(db_path, "rb")
    mac_salt = f.read(SALT_SIZE)
    f.close()
    rawKey = bytes.fromhex(password)
    mac_key = hashlib.pbkdf2_hmac('sha1', rawKey, mac_salt, DEFAULT_ITER, KEY_SIZE)
    return (mac_key + mac_salt).hex()
     
def open_wcdb(db_path, password):
    # 扩展出真实的密钥
    realKey = make_cipher_key(db_path, password)
    _db = sqlite3.connect(db_path)
    _db.execute("PRAGMA wal_autocheckpoint = 0;")
    _db.execute("PRAGMA checkpoint_fullfsync = true;")
    _db.execute("PRAGMA temp_store = 1;")
    _db.execute("PRAGMA key = \"x'{}'\";".format(realKey))
    # 这两步操作必须在set database key之后
    _db.execute("PRAGMA cipher_compatibility = 3;")
    _db.execute("PRAGMA cipher_page_size = 4096;")
    _db.execute("PRAGMA journal_mode = \"WAL\";")
    return _db
     
 
if __name__ == "__main__":
    file_path = r"D:\MicroMsg.db"
    # 这个是微信服务器下发的key
    key = "0C1ADFFBE53345BAA59C748B7660EAC8542AD78C64FC422F9B278E5336EE3EB0"
    db = open_wcdb(file_path, key)
    result = db.execute("SELECT userName FROM Contact limit 100;").fetchall()
    print(result)
    

使用第三方数据库查看工具打开

工具是Database Viewer For Sqlite。
用真实的Key(选择rawKey，前两个字符必须是0x)+自定义配置(4096+64000+SHA1+SHA1)，也可以成功打开。

写在后面

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