10分で理解するObjective-Cの難読化テクニック7選

はじめに
●Objective-Cとは？
- ○Objective-Cの基本
- ○Objective-Cと他のプログラミング言語との違い
●難読化とは何か？
- ○難読化の目的とメリット
- ○難読化のリスクとデメリット
●Objective-C難読化の基本テクニック
●Objective-C難読化ツールの紹介と使い方
- ○サンプルコード4：専用ツールを使った難読化
- ○サンプルコード5：コードシャッフル
●Objective-Cのカスタム難読化テクニック
- ○サンプルコード6：属性(attribute)を使った難読化
- ○サンプルコード7：ランタイムの機能を使った難読化
●難読化コードのテストとデバッグ方法
- ○サンプルコード8：難読化コードのテスト
- ○サンプルコード9：難読化コードのデバッグ
●Objective-C難読化の応用例
- ○サンプルコード10：ライブラリの難読化
- ○サンプルコード11：アプリ全体の難読化
●難読化したコードの管理とメンテナンス
まとめ

はじめに

プログラミングの世界において、ソースコードの難読化は重要なプラクティスとされています。

Objective-Cで書かれたアプリケーションも例外ではなく、セキュリティの強化や知的財産の保護のために難読化が行われます。

本記事では、初心者でも理解しやすいようObjective-Cの難読化テクニックについて7つの方法を紹介します。

具体的なテクニックに先立ち、Objective-Cとは何か、そして難読化の意義について深掘りしていきましょう。

●Objective-Cとは？

Objective-Cは、C言語をベースにオブジェクト指向の機能が追加されたプログラミング言語です。

AppleのmacOSやiOSのアプリケーション開発に多く用いられてきました。

C言語のシンタックスに加えて、Smalltalk言語の影響を受けたメッセージパッシングという特徴的なオブジェクト指向のアプローチを有しています。

この言語の特性により、動的なコードの実行や豊富なライブラリのサポートが可能となっており、高度なアプリケーションの開発に適しています。

○Objective-Cの基本

Objective-Cでのプログラミングにおいては、クラス、インスタンス、メソッドといったオブジェクト指向の概念が核となります。

クラスはオブジェクトの設計図であり、インスタンスはその設計図から作られる具体的なオブジェクトです。

メソッドはオブジェクトが行う操作を定義し、これによりオブジェクト同士のメッセージパッシングが可能になります。

Objective-Cはまた、インターフェイス（.hファイル）と実装（.mファイル）に分けてコードを記述することが一般的で、これにより、実装の詳細を隠蔽しつつインターフェイスを通じてオブジェクトの振る舞いを定義します。

○Objective-Cと他のプログラミング言語との違い

Objective-Cが他のプログラミング言語、例えばJavaやPythonといった言語と異なるのは、その動的な性質とメッセージパッシングに基づいたオブジェクト指向システムにあります。

動的型付けを採用しているため、コンパイル時ではなく実行時に多くのチェックが行われることになります。

このことは、柔軟性と引き換えにパフォーマンスへの影響が生じることも意味します。

また、メッセージパッシングはメソッド呼び出しではなく、オブジェクトにメッセージを送ることで処理を実行することを指し、これがObjective-C特有のプログラミングスタイルを作り出しています。

●難読化とは何か？

難読化は、プログラムコードをわざと読みにくくする技術です。

Objective-Cなどの言語で開発されたアプリケーションに対して適用され、元のコードの機能はそのままにしつつも、人間が読み解くことを困難にすることで、外部からの理解や改変を防ぎます。

難読化には様々な方法があり、変数名を意味のない文字列に置き換えたり、プログラムの構造を複雑化するなどが含まれます。

Objective-Cのコードで難読化を行うことは、特にiOSアプリケーションのセキュリティを強化する上で重要です。

なぜなら、アプリケーションが解析されると、セキュリティ上の脆弱性やビジネスロジックが露呈し、不正利用やコピーの危険性が高まるからです。

○難読化の目的とメリット

難読化の主な目的は、コードのセキュリティを強化することにあります。

特に、商用のアプリケーションでは、競合他社によるコードの盗用や、悪意あるユーザーによる逆工学を防ぐために重要です。

メリットとしては、第一に知的財産の保護が挙げられます。また、ハッカーによる攻撃からアプリケーションを守るセキュリティレイヤーとして機能し、ユーザーデータの漏洩リスクを減少させます。

加えて、難読化はコードの独自性を保持するのにも役立ち、アプリケーションの唯一無二の価値を維持するのに一役買います。

○難読化のリスクとデメリット

しかし、難読化にはデメリットも存在します。

コードの読みにくさは、開発者自身のデバッグ作業をも困難にします。

さらに、難読化されたコードはメンテナンスが難しくなり、将来のアップデートや機能追加における作業時間とコストが増加する可能性があります。

また、難読化はコードの実行速度に影響を与える場合があり、アプリケーションのパフォーマンスを低下させるリスクも考えられます。

さらに、過度な難読化はアプリケーションの安定性に悪影響を及ぼすことがあり、バグの発生原因を特定しにくくするため、品質保証の面で問題を引き起こすこともあります。

●Objective-C難読化の基本テクニック

プログラムのソースコードを他者に読まれにくくすることを「難読化」と言います。

Objective-Cにおいても、難読化は重要なテーマです。難読化により、ソースコードの理解を困難にし、コピー防止やセキュリティ保護を強化します。

Objective-Cの難読化には、いくつかの基本的な方法が存在します。

○サンプルコード1：変数名と関数名の変更

変数名や関数名を予測不能なものに変更することは、Objective-Cにおける難読化の基本です。

このテクニックは、読み手にとってコードの意図を理解しにくくするために利用されます。

たとえば、変数customerNameをx1やaB3Xのような識別しづらい名前に変えることが考えられます。

サンプルコードは次の通りです。

// 元のコード
NSString *customerName = @"山田太郎";
NSLog(@"顧客名: %@", customerName);

// 難読化後のコード
NSString *x1 = @"山田太郎";
NSLog(@"顧客名: %@", x1);

このコードでは、customerNameという変数名をx1に変更しています。

この例では、単純な変数名の変更を行い、可読性を意図的に下げています。

実際に上記のコードを実行すると、コンソールには変更前後で同じく「顧客名: 山田太郎」と表示されますが、ソースコードの可読性は大きく低下していることがわかります。

○サンプルコード2：マクロの使用

マクロを使用することで、プログラムの動作を直感的に理解しにくくすることができます。

Objective-Cでは、#defineディレクティブを使って、コード中のリテラルや式を別のものに置き換えることができます。

次のサンプルコードを見てみましょう。

// 元のコード
#define PrintCustomerName NSLog(@"顧客名: %@", customerName);

NSString *customerName = @"山田太郎";
PrintCustomerName;

// 難読化後のコード
#define A1B2C3 NSLog(@"顧客名: %@", x1);

NSString *x1 = @"山田太郎";
A1B2C3;

このコードでは、PrintCustomerNameという動作をA1B2C3という意味不明なマクロに置き換えています。

これにより、プログラムが何をしているのかを理解するのが一層難しくなります。

実行結果においては、やはり「顧客名: 山田太郎」と表示されますが、コードを読む際の直感性が大きく損なわれていることが分かります。

○サンプルコード3：メソッドチェーンの利用

メソッドチェーンを使用すると、コードを一行で記述することが可能になり、それによって読み解くことが困難になります。

Objective-Cでは、特にNSArrayやNSStringなどのクラスでメソッドチェーンを利用すると効果的です。

// 元のコード
NSString *reversedString = [@"Objective-C" reverseString];
NSLog(@"逆順の文字列: %@", reversedString);

// 難読化後のコード
NSLog(@"逆順の文字列: %@", [@"Objective-C" reverseString]);

ここでは、reversedStringという中間変数を使わずに、直接メソッドチェーンを利用しています。

これにより、変数の役割が消え、コードが一層読みにくくなっています。

結果としてコンソールに表示される内容は変わりませんが、ソースコードの追跡が難しくなっていることが理解できるはずです。

●Objective-C難読化ツールの紹介と使い方

Objective-Cのコードをセキュリティ上の理由から難読化する場合、手作業による方法の他に専用のツールを使用する方法があります。

難読化ツールは、コードの可読性を意図的に下げることで、第三者による解析を困難にします。

ここでは、そのようなツールの一部を紹介し、その基本的な使い方について説明します。

○サンプルコード4：専用ツールを使った難読化

Objective-C用の難読化ツールとしては、商用ソフトウェアからオープンソースのものまで様々存在します。

たとえば、’obfuscator-llvm’ はオープンソースのコンパイラ基盤であるLLVMに基づいたツールで、コードの構造を変更して難読化します。

このツールを使用するときの基本的な手順は次の通りです。

ツールをダウンロードし、システムにインストールします。
難読化したいObjective-Cのコードを準備します。
コマンドラインからツールを実行し、難読化プロセスを適用します。

ここでは、obfuscator-llvmを使用してObjective-Cコードを難読化するコマンドの一例を紹介します。

# obfuscator-llvmのパスを指定
export PATH=/path/to/obfuscator/build/bin:$PATH

# 難読化コンパイルの実行
clang -mllvm -fla -mllvm -sub -mllvm -bcf <その他のコンパイルオプション> -o output_name input_file.m

このコードでは、-mllvmオプションを使って、LLVMパスにフラグを渡しています。

-fla、-sub、-bcf はそれぞれ異なる難読化テクニックを指示するフラグです。

○サンプルコード5：コードシャッフル

コードシャッフルは、関数内の命令をランダム化し、フローを不規則にするテクニックです。

これにより、攻撃者がプログラムの実行フローを理解しにくくなります。

Objective-Cにおけるコードシャッフルの一例を紹介します。

このサンプルでは、コードの流れを変更するために無害な命令を挿入し、既存の命令の順番を変更しています。

#import <Foundation/Foundation.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 本来の処理
        NSLog(@"Hello, World!");

        // シャッフルされた命令
        goto label1;
    dummyInstruction1:
        NSLog(@"This is a dummy instruction.");
        goto end;
    label1:
        // 別の本来の処理
        NSLog(@"This is a test.");
        goto dummyInstruction1;
    end:
        return 0;
    }
}

このコードでは、本来の処理の間にダミーの命令を挿入しており、gotoステートメントを使用して処理の流れを非直線的にしています。

結果として生成されるバイナリは、より解析が困難になります。

このコードを実行すると、「Hello, World!」と「This is a test.」の2つのメッセージが出力されますが、ダミーの命令は実行されません。

しかし、コードを読む人にとっては、実際のフローを追うのがより難しくなります。

●Objective-Cのカスタム難読化テクニック

Objective-Cのコードを難読化する方法は多岐にわたりますが、その中でもカスタム難読化テクニックは、一般的な方法よりも高度な保護を提供します。

カスタム難読化テクニックを用いることで、リバースエンジニアリングを困難にし、コードの安全性を高めることができます。

○サンプルコード6：属性(attribute)を使った難読化

Objective-Cでは属性(attribute)を用いて、コード内の特定の情報を隠蔽することが可能です。

属性を使うことで、コードの意図を直接的に隠しつつ、コンパイラに対しては必要な情報を伝えることができます。

@interface MyClass : NSObject

// この属性は外部からは見えにくい形でメソッドを隠蔽します。
// コンパイラはこのメソッドが存在することを知りますが、
// 名前が変更されているため直接アクセスすることは難しくなります。
- (void)veryImportantMethod __attribute__((objc_direct));

@end

@implementation MyClass

- (void)veryImportantMethod {
    // 重要な処理をここに実装します。
}

@end

このコードでは、objc_direct属性を使用してメソッドveryImportantMethodを直接的に隠蔽しています。

この例では、objc_direct属性がメソッドを直接呼び出し可能なシンボルから除外し、リバースエンジニアリングを避けるために隠蔽しています。

この属性を使用することで、メソッドの存在はコンパイラに認識されますが、名前が変更されるため、外部から直接参照することが非常に困難になります。

結果として、このメソッドは、アプリケーション内でのみ使用され、外部からのアクセスを防ぐことができます。

○サンプルコード7：ランタイムの機能を使った難読化

Objective-Cはランタイムベースの言語であり、実行時に多くの動作を決定します。

ランタイムの機能を活用することで、難読化を更に強化することが可能です。

次に、ランタイムを利用した難読化のサンプルを紹介します。

#import <objc/runtime.h>

@interface MyClass : NSObject
@end

@implementation MyClass

+ (void)load {
    // ランタイム機能を利用してメソッドの実装を置換します。
    // これにより、外部からメソッドの実装を予測することが難しくなります。
    SEL originalSelector = @selector(originalMethod);
    SEL swizzledSelector = @selector(swizzledMethod);

    Method originalMethod = class_getInstanceMethod(self, originalSelector);
    Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(self, swizzledSelector);

    method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
}

- (void)originalMethod {
    // 元のメソッドの処理
}

- (void)swizzledMethod {
    // 置換後のメソッドの処理
}

@end

この例では、loadメソッド内でメソッドの実装を動的に置換しています。

originalMethodとswizzledMethodの実装がmethod_exchangeImplementationsによって交換されるため、外部からはoriginalMethodを呼び出してもswizzledMethodの処理が実行されるようになります。

このテクニックはメソッドスウィズリング(Method Swizzling)として知られており、難読化だけでなく、様々なランタイムベースのカスタマイズにも利用されます。

●難読化コードのテストとデバッグ方法

Objective-Cにおける難読化コードのテストとデバッグは、ソフトウェア開発の他のステージと同じように、品質を保証し問題を未然に防ぐために不可欠なプロセスです。

難読化されたコードは読みにくいため、従来の方法でのテストとデバッグには適していません。

そのため、特別なアプローチが必要となります。

○サンプルコード8：難読化コードのテスト

難読化されたコードのテストでは、元のコードと同様の機能が維持されていることを確認する必要があります。

ここでは、ユニットテストを用いて難読化されたメソッドが期待通りに動作するかを検証する例を紹介します。

// MyClass.h
@interface MyClass : NSObject
- (NSString *)obfuscatedMethod:(NSString *)input;
@end

// MyClass.m
@implementation MyClass
- (NSString *)obfuscatedMethod:(NSString *)input {
    // 難読化された処理を行う
    return [NSString stringWithFormat:@"Obfuscated %@", input];
}
@end

// MyClassTest.m
#import <XCTest/XCTest.h>
#import "MyClass.h"

@interface MyClassTest : XCTestCase
@end

@implementation MyClassTest

- (void)testObfuscatedMethod {
    MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];
    NSString *result = [myClass obfuscatedMethod:@"Test"];
    // 期待される出力値を検証する
    XCTAssertEqualObjects(result, @"Obfuscated Test", @"難読化メソッドが失敗しています");
}

@end

このコードでは、MyClassに難読化されたメソッドobfuscatedMethodがあり、単純な文字列操作を行っています。

テストクラスMyClassTestでは、XCTestフレームワークを使ってこのメソッドの出力が期待どおりかを検証しています。

この例では、入力文字列に”Obfuscated “というプレフィックスを付けた結果が正しいかどうかを確認しています。

テストを実行した結果、期待する出力が得られれば、難読化されたメソッドが正常に機能していると言えます。

○サンプルコード9：難読化コードのデバッグ

デバッグプロセスでは、通常、ブレークポイントを設定したり、ステップ実行を行いながら、コードの実行フローを追いかけます。

難読化されたコードでは、このプロセスが少々複雑になりますが、次のように進めることができます。

// 難読化されたコードの一部をデバッグする
- (void)complexObfuscatedMethod {
    // ブレークポイントをここに設定
    NSString *step1Result = [self step1];
    NSLog(@"Step 1 Result: %@", step1Result);

    NSString *step2Result = [self step2WithInput:step1Result];
    NSLog(@"Step 2 Result: %@", step2Result);

    // 以下、さらに複雑な処理が続く...
}

- (NSString *)step1 {
    // 処理ステップ1の難読化されたコード
    return @"Result of Step 1";
}

- (NSString *)step2WithInput:(NSString *)input {
    // 処理ステップ2の難読化されたコード
    return [input stringByAppendingString:@" after Step 2"];
}

この例では、complexObfuscatedMethodメソッドが複雑な難読化された処理を含んでいる場合、各ステップの結果をNSLogで出力しています。

これにより、実行時の状態を追跡しやすくなります。ブレークポイントを各ステップに設定することで、デバッグ時にコードの特定の部分で実行を一時停止し、変数の状態を検査できます。

●Objective-C難読化の応用例

プログラミングにおける難読化とは、ソースコードが第三者によって読み解かれにくくする技術であり、主にセキュリティの向上や知的財産の保護を目的として使用されます。

Objective-Cにおける難読化は、iOSやmacOSのアプリケーション開発において、特に重要です。

開発者が意図的にコードの読みやすさを低下させることで、リバースエンジニアリングを困難にし、潜在的な攻撃者からの保護を図ることができます。

ここでは、Objective-Cの難読化をさらに進めるための応用例を幾つか紹介します。

○サンプルコード10：ライブラリの難読化

Objective-Cで作成されたライブラリも難読化の対象となり得ます。

ライブラリは再利用可能なコードの集合体であり、しばしば複数のアプリケーションで使用されるため、ここでの難読化は非常に効果的です。

ここでは、Objective-Cのライブラリを難読化するサンプルコードを紹介します。

// MyClass.h
@interface ZYX123 : NSObject
- (void)qwe456;
@end

// MyClass.m
@implementation ZYX123
- (void)qwe456 {
    // 難読化されたメソッドの実装
    NSLog(@"難読化されたメソッドが実行されました");
}
@end

このコードではMyClassというクラス名をZYX123という意味不明な名前に変更しています。

また、メソッド名もqwe456としており、これらの変更により、クラスやメソッドの目的が外部から容易に推測されにくくなっています。

この例では、単純なログ出力を行うメソッドを難読化しています。

実行すると、ZYX123クラスのqwe456メソッドが呼ばれ、「難読化されたメソッドが実行されました」という文字列がコンソールに出力されます。

この難読化されたメソッド名とクラス名は第三者がコードを見たときに、その機能を推測することを難しくします。

○サンプルコード11：アプリ全体の難読化

Objective-Cで開発されたアプリケーション全体を難読化する場合、クラスやメソッドだけでなく、文字列リテラルやAPIの呼び出しも難読化の対象に含めることができます。

下記のコードは、アプリケーション全体における難読化の一例です。

// AppDelegate.m
@implementation AppDelegate

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    // 通常の処理を難読化したメソッドで置き換え
    [self qazwsx];
    return YES;
}

- (void)qazwsx {
    // アプリの初期化処理を難読化
    NSLog(@"%@が%@によって%@されました", @"アプリ", @"難読化", @"初期化");
}

@end

この例では、application:didFinishLaunchingWithOptions:メソッド内で、通常のアプリの初期化処理を意味不明なqazwsxメソッドに置き換えています。

また、ログ出力する文字列も難読化されています。

アプリが起動すると、AppDelegateのqazwsxメソッドが呼ばれ、「アプリが難読化によって初期化されました」という意味不明な文字列がコンソールに出力されます。

このような難読化により、第三者がアプリの動作を解析することが困難になります。