AFL安全漏洞挖掘

安全之安全(security²)博客目录导读

ATF(TF-A)/OPTEE之FUZZ安全漏洞挖掘汇总

目录

一、AFL简介

二、AFL的安装

三、代码示例及种子语料库

四、AFL插桩编译

五、AFL运行及测试

六、AFL结果分析

---

一、AFL简介

        模糊测试（Fuzzing）技术作为漏洞挖掘最有效的手段之一，近年来一直是众多安全研究人员发现漏洞的首选技术。AFL、LibFuzzer、honggfuzz等操作简单友好的工具相继出现，也极大地降低了模糊测试的门槛。

        AFL（American Fuzzy Lop）是由安全研究员Michał Zalewski（@lcamtuf）开发的一款基于覆盖引导（Coverage-guided）的模糊测试工具，它通过记录输入样本的代码覆盖率，从而调整输入样本以提高覆盖率，增加发现漏洞的概率。其工作流程大致如下：

①从源码编译程序时进行插桩，以记录代码覆盖率（Code Coverage）；

②选择一些输入文件，作为初始测试集加入输入队列（queue）；

③将队列中的文件按一定的策略进行“突变”；

④如果经过变异文件更新了覆盖范围，则将其保留添加到队列中;

⑤上述过程会一直循环进行，期间触发了crash的文件会被记录下来。

二、AFL的安装

        下载AFL源码（https://github.com/google/AFL/），解压后，编译安装。

        make
        sudo make install

安装成功

安装目录

三、代码示例及种子语料库

        首先创建一个简单的vulnerable.c源文件，其功能无外乎接受一行命令行输入（一个整数、一个字符、再一个整数），然后根据中间这个字符当作运算符，输出四则运算结果。可以看见，这个被测程序的内容和普通的用户交互程序一模一样，看不出来任何不同，就是以stdin/stdout作为交互的输入输出，以main函数作为执行入口。

        作为模糊测试，AFL需要提供初始的种子输入。

        但实际上，你完全可以提供任何无意义的输入作为种子，模糊测试也一般能达到效果，只不过效率会低一些而已，是否提供有意义种子？提供多少？无外乎在种子获取难度和测试的效率要求之间进行权衡而已。

四、AFL插桩编译

        编译过程和普通gcc编译也是一样，除了使用的命令需要带上afl-前缀，因此

afl-gcc -g -o vulnerable vulnerable.c 

五、AFL运行及测试

执行命令，

afl-fuzz -i testcases/ -o outputs -- ./vulnerable

但是不出意外命令会报错，

[-] Hmm, your system is configured to send core dump notifications to anexternal utility. This will cause issues: there will be an extended delaybetween stumbling upon a crash and having this information relayed to thefuzzer via the standard waitpid() API.To avoid having crashes misinterpreted as timeouts, please log in as rootand temporarily modify /proc/sys/kernel/core_pattern, like so:echo core >/proc/sys/kernel/core_pattern[-] PROGRAM ABORT : Pipe at the beginning of 'core_pattern'Location : check_crash_handling(), afl-fuzz.c:7275

以及

[-] Whoops, your system uses on-demand CPU frequency scaling, adjustedbetween 781 and 4003 MHz. Unfortunately, the scaling algorithm in thekernel is imperfect and can miss the short-lived processes spawned byafl-fuzz. To keep things moving, run these commands as root:cd /sys/devices/system/cpuecho performance | tee cpu*/cpufreq/scaling_governorYou can later go back to the original state by replacing 'performance' with'ondemand'. If you don't want to change the settings, set AFL_SKIP_CPUFREQto make afl-fuzz skip this check - but expect some performance drop.[-] PROGRAM ABORT : Suboptimal CPU scaling governorLocation : check_cpu_governor(), afl-fuzz.c:7337

具体原因上述信息已经提到了，大致就是AFL测试时用到功能需要还没有开启，因此，切换到root用户执行上面报错中给出的命令即可。不过因为上述命令中修改的都是/proc和/sys目录下的文件，二者Linux内核映射出来的逻辑文件，并非实际的磁盘文件，重启之后所有修改都会丢失，避免麻烦还是将这几个语句保存成为脚本有利于重复执行。

root用户切换
sudo su
echo core >/proc/sys/kernel/core_pattern
cd /sys/devices/system/cpu
echo performance | tee cpu*/cpufreq/scaling_governor

再次执行命令，

afl-gcc -g -o vulnerable vulnerable.c 

可以正常运行，输出一段信息后呈现如下界面，表示fuzz已经开始了，可以在该界面中查看运行时间、崩溃数量等信息。

ctrl-C结束fuzz，可以看到当前目录下已经多出了outputs目录，这是本次模糊测试的结果。

六、AFL结果分析

        引起崩溃的测试样例会位于outputs/crashes文件夹下，文件名大致形如id:000000,sig:08,src:000002,op:flip1,pos:3，本次测试中，获得的崩溃样例的内容为：

其中包含10/0三个可打印字符和一个换行符。并未出乎意料，就是这种输入会导致程序中发生除零意外。

crashes：导致目标接收致命signal而崩溃的独特测试用例queue：存放所有具有独特执行路径的测试用例。AFL输出文件：

crashes/README.txt：保存了目标执行这些crashes文件的命令行参数。

hangs：导致目标超时的独特测试用例。

fuzzer_stats：afl-fuzz的运行状态。

plot_data：用于afl-plot绘图。

afl-plot outputs plots

参考：GitHub - google/AFL: american fuzzy lop - a security-oriented fuzzer