前言
前面介绍了通过静态读代码的方式去发现问题，这里介绍两种 fuzz 目标软件的方式。
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提取码：erml
使用winafl
winafl 是 afl 在 windows 上的移植版本，这里首先尝试使用 winafl 去 fuzz 一下目标软件中感兴趣的函数。 为了学习 winafl 的使用，可以先写一个 demo 程序来学习一下 winafl 的用法。
示例
为了做示范，这里我们开发一个 dll, 这个 dll 会导出一个函数 vuln 。
__cdecl vuln(char *a1)
{
char v2; // [esp+0h] [ebp-E0h]
char v3; // [esp+1h] [ebp-DFh]
char v4; // [esp+C8h] [ebp-18h]
FILE *v5; // [esp+DCh] [ebp-4h]
v5 = fopen(a1, "rb");
if ( v5 )
{
fread(&v2, 0xC8u, 1u, v5);
fclose(v5);
}
if ( v2 == -56 && v3 == -56 )
memcpy(&v4, &v2, 0xC8u);
return 1;
}
函数的功能比较简单，参数是文件路径，程序首先打开文件然后读取内容。当文件的开头 2 个字节均为 xc8 时就会触发栈溢出.
下面我们看看怎么用 winafl 来 fuzz 它。
winafl 不能直接去 fuzz 动态链接库，所以首先需要写一个加载程序，加载程序的逻辑如下。
- 首先加载
dll - 获取要
fuzz的目标函数在内存中的地址 - 把
winafl生成的样本数据交给目标函数进行处理。
具体代码如下
// 读取文件内容
typedef int (*vuln) (char* path);
vuln pVuln = NULL;
int fuzzme(char* fpath){
return pVuln(fpath);
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
HMODULE hMod = LoadLibrary(_T("vuln.dll"));//dll路径
if (hMod)
{
pVuln = (vuln)GetProcAddress(hMod, "vuln");
int ret = fuzzme(argv[1]);
printf("%d", ret);
FreeLibrary(hMod);
}else
{
MessageBox(NULL,TEXT("vuln.dll 模块加载失败"),TEXT("警告"),0);
exit(0);
}
return 0;
}
就把命令行的第一个参数作为文件路径传入 vuln 函数。
下面用 winafl 测试一波
afl-fuzz.exe -i F:security_toolswinaflfuzzdemoin -o F:security_toolswinaflfuzzdemoout -D F:security_toolswinafldynamorioin32 -t 20000 -- -coverage_module vuln.dll -target_module fuzz.exe -target_offset 0x1000 -nargs 1 -- F:security_toolswinaflfuzzdemofuzzReleasefuzz.exe @@
其中
-target_module 加载程序名
-target_offset 为 fuzzme 的函数偏移
-D 指定 dynamorio 的路径
-coverage_module 指定 winafl 统计代码覆盖了的模块， 一般为待测函数所在的模块
@@ 是占位符， winafl会把生成的样本文件的路径替换掉 @@
具体参数的意思可以看官方文档。
这里就表示每次 fuzz 生成的样本文件的路径在命令行的第一个参数里面，然后在程序中我们把第一个参数传给了漏洞函数（因为目标函数要的参数就是一个文件路径），这样我们就能对 vuln 函数进行 fuzz 。
fuzz 截图
ZipLib.dll
通过前面对程序处理皮肤文件逻辑的分析，发现程序在处理老格式的皮肤文件时会调用程序目录下的 ZipLib.dll 来进行解压，我们可以尝试用 winafl 来 fuzz 一下。
首先看看 ZipLib.dll 的导出函数。
看到名字基本就大概猜到功能了。然后通过分析输入法处理老版本皮肤格式的处理的逻辑，发现在 0x49F544 会调用ZipLib.dll 的 UnZipFile 这个函数。
通过调试，可以得到 UnZipFile 的参数的信息。
- 第一个参数为
zip文件的路径 - 第二个参数为需要解压的文件内容
- 第三个参数为一个结构体指针，用于传出解压的结果
保存解压结构的结构体的定义如下
typedef struct{
int len; // 内容的长度
char* buf; // 内容的指针
}result;
要进行 fuzz, 下面还需要写一个小程序，把被测 api 调起来. 具体代码如下
#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
#include <crtdbg.h>
typedef struct{
int len; // 内容的长度
char* buf; // 内容的指针
}result;
// 把 path 的zip 文件中的 target 文件的内容解压出来，内容的指针和长度 保存到 res 里面
typedef int (*UnZipFile) (char* path,char* target, result* res);
typedef int (*FreeUnzipBuf) (result * res);
UnZipFile pUnZipFile = NULL;
FreeUnzipBuf pFreeUnzipBuf = NULL;
int fuzzme(char* fpath){
char* target = "skin.ini";
result res = {0};
int ret = pUnZipFile(fpath, target, &res);
printf("res.buf:0x%p, res.len: 0x%p
", res.buf, res.len);
if(res.buf){
pFreeUnzipBuf(&res);
}
return ret;
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
HMODULE hMod = LoadLibrary(_T("ZipLib.dll"));//dll路径
if (hMod)
{
pUnZipFile = (UnZipFile)GetProcAddress(hMod, "UnZipFile");//直接使用原工程函数名
pFreeUnzipBuf = (FreeUnzipBuf)GetProcAddress(hMod, "FreeUnzipBuf");
int ret = fuzzme(argv[1]);
printf("%d
", ret);
FreeLibrary(hMod);
}else
{
MessageBox(NULL,TEXT("ZipLib.dll 模块加载失败"),TEXT("警告"),0);
exit(0);
}
return 0;
}
主要逻辑为 首先用 LoadLibrary 把 ZipLib.dll 加载起来，然后获取到被测函数的地址，然后传参数调用。
C:UsersXinSaiDesktopfuzzwinaflin32>afl-fuzz.exe -D C:UsersXinSaiDesktopfuzzdynamorioin32 -i C:UsersXinSaiDesktopfuzzsougouzip -o C:UsersXinSaiDesktopfuzzsougouout -t 20000 -- -coverage_module ZipLib.dll -target_module fuzz.exe -target_offset 0x8010 -nargs 1 -- C:UsersXinSaiDesktopfuzzsougoufuzz.exe @@
通过 hook 的方式进行 fuzz
介绍
这种方式是之前从谷歌的一篇博客里面看到的。
https://googleprojectzero.blogspot.com/2018/12/adventures-in-video-conferencing-part-1.html
文章的大致思路是首先找出目标程序中负责数据解密的函数， 然后利用 hook 的方式替换 解密函数为一个 fuzz 的函数（功能其实就是随机填充数据）。 之后当程序正常接收数据时，会首先调用解密函数先解密数据，然后在对解密的数据进行处理。由于此时解密函数已经替换为了 fuzz 函数， 所以我们相当于直接跳过了解密这个步骤，去 fuzz 解密后具体对数据进行处理的那部分逻辑， 而往往会产生安全问题的恰恰就是真正处理数据的部分。这种 fuzz 方案的优势在于可以在不逆向加解密算法的基础上 fuzz 比较深层次的代码。
回到我们的目标程序。在处理新版本的皮肤文件时，会首先使用自定义的解密算法对数据进行解密。解密出来的数据是 zlib 压缩的，后面紧接着使用 zlib 解压缩。
后面就开始处理进一步解析文件格式了。如下图所示
然后替换 解密函数 和 解压函数为 hook 函数就可以对 解析数据部分进行 fuzz 了。如下图所示
这里hook 的方式采用 mhook 框架， 这个框架可以很方便的进行 inline hook.
#include "stdafx.h"
#include "tchar.h"
#include "mhook-lib/mhook.h"
typedef unsigned int(*decode_to_zlib)(char* out_buf,int* out_size, char* buf, unsigned int size);
typedef unsigned int(*zlib_decompress)(char* out, int* decoded_data_size, char* buf, unsigned int size);
void hexdump(FILE * stream, void const * data, unsigned int len)
{
unsigned int i;
unsigned int r, c;
if (!stream)
return;
if (!data)
return;
for (r = 0, i = 0; r < (len / 16 + (len % 16 != 0)); r++, i += 16)
{
fprintf(stream, "%04X: ", i); /* location of first byte in line */
for (c = i; c < i + 8; c++) /* left half of hex dump */
if (c < len)
fprintf(stream, "%02X ", ((unsigned char const *)data)[c]);
else
fprintf(stream, " "); /* pad if short line */
fprintf(stream, " ");
for (c = i + 8; c < i + 16; c++) /* right half of hex dump */
if (c < len)
fprintf(stream, "%02X ", ((unsigned char const *)data)[c]);
else
fprintf(stream, " "); /* pad if short line */
fprintf(stream, " ");
for (c = i; c < i + 16; c++) /* ASCII dump */
if (c < len)
if (((unsigned char const *)data)[c] >= 32 &&
((unsigned char const *)data)[c] < 127)
fprintf(stream, "%c", ((char const *)data)[c]);
else
fprintf(stream, "."); /* put this for non-printables */
else
fprintf(stream, " "); /* pad if short line */
fprintf(stream, "
");
}
fflush(stream);
}
void log_to_file(char *log) {
FILE *pfile = fopen("c:\log.txt", "a");
fwrite(log, 1, strlen(log), pfile);
fflush(pfile);
fclose(pfile);
}
unsigned long long count = 0;
void fuzz(char* buf, int len) {
int q = rand() % 10;
if (q == 7) {
int ind = rand() % len;
buf[ind] = rand();
}
if (q == 5) {
for (int i = 0; i < len; i++)
buf[i] = rand();
}
char path[0x100] = { 0 };
snprintf(path, 0x100, "c:\fuzz_%p.txt", count++);
FILE *pfile = fopen(path, "a");
hexdump(pfile, buf, len);
fflush(pfile);
fclose(pfile);
}
// 由于默认使用 stdcall , 取参数时会从栈里面取， 而目标函数的第一个参数为 this 指针，通过 ecx 取，所以不需要。
unsigned int hook_decode_to_zlib(char* out_buf, int* out_size, char* buf, unsigned int size)
{
char log[0x100] = { 0 };
snprintf(log, 0x100, "target:%p, buf:%p ,size:%p
", out_buf, buf, size);
//MessageBoxA(0, log, "hook_decode_to_zlib", MB_ICONEXCLAMATION);
log_to_file(log);
memcpy(out_buf, buf, size);
return 1;
}
unsigned int hook_zlib_decompress(char* out, int* decoded_data_size, char* buf, unsigned int size)
{
char log[0x100] = { 0 };
unsigned int de_size = *decoded_data_size;
snprintf(log, 0x100, "buf:%p ,de_size:%p, count: %p
", buf, de_size, count);
//MessageBoxA(0, log, "hook_zlib_decompress", MB_ICONEXCLAMATION);
log_to_file(log);
memcpy(out, buf, de_size);
fuzz(out, de_size);
return 1;
}
int __stdcall DllMain(HINSTANCE hinstDLL, DWORD fdwReason, LPVOID lpReserved)
{
char* base = NULL;
char* decode_to_zlib = NULL;
char* zlib_decompress = NULL;
switch (fdwReason)
{
case DLL_PROCESS_ATTACH://加载时候
base = (char*)GetModuleHandle(_T("SGTool.exe"));
decode_to_zlib = base + 0x239610;
zlib_decompress = base + 0x4ffac0;
/*
// hook decode_to_zlib 函数
if (Mhook_SetHook((PVOID*)&decode_to_zlib, hook_decode_to_zlib)) {
char out[1024];
snprintf(out, 1024, "base: %p, func:%p", base, decode_to_zlib);
MessageBoxA(0, out, "inject", MB_ICONEXCLAMATION);
}
*/
// hook zlib_decompress 函数
if (Mhook_SetHook((PVOID*)&zlib_decompress, hook_zlib_decompress)) {
char out[1024];
snprintf(out, 1024, "base: %p, func:%p", base, zlib_decompress);
MessageBoxA(0, out, "inject", MB_ICONEXCLAMATION);
}
break;
default:
break;
}
return TRUE;
return 0;
}
代码的逻辑是把 zlib_decompress (即 zlib 解压缩函数) 替换为 hook_zlib_decompress 函数。
unsigned int hook_zlib_decompress(char* out, int* decoded_data_size, char* buf, unsigned int size)
{
char log[0x100] = { 0 };
unsigned int de_size = *decoded_data_size;
snprintf(log, 0x100, "buf:%p ,de_size:%p, count: %p
", buf, de_size, count);
//MessageBoxA(0, log, "hook_zlib_decompress", MB_ICONEXCLAMATION);
log_to_file(log);
memcpy(out, buf, de_size);
fuzz(out, de_size);
return 1;
}
这个函数首先会对记录一些信息， 然后把数据复制到 out 缓冲区， 然后把 out 缓冲区的地址和 大小传入 fuzz 函数，进行 fuzz 处理。
unsigned long long count = 0;
void fuzz(char* buf, int len) {
srand(time(0));
for (int i = 0; i < len; i++)
buf[i] = rand();
char path[0x100] = { 0 };
snprintf(path, 0x100, "c:\fuzz_%p.bin", count++);
FILE *fp = fopen(path, "wb");
fwrite(buf, 1, len, fp);
fflush(fp);
fclose(fp);
}
fuzz 函数就是往 buf 里面填随机数， 然后保存样本到磁盘，以便后面进行复现。这里的 fuzz 函数写的比较简单，对数据的变异仅仅只是填充随机数。以后可以考虑借鉴 afl 的策略来提升 fuzz 的效率。编译 hook 代码会得到一个 dll。
Fuzz
首先使用
"C:Program Files (x86)SogouInput9.1.0.2657SGTool.exe" -daemon
创建一个守护进程，监听客户端的皮肤安装请求。然后使用 dll 注入工具 ，把生成的 dll 注入到进程中， 然后用调试器附加上监控崩溃。
接下来就可以不断的发出安装请求，这样 sgtool 守护进程就会不断调用解密函数，而此时我们已经hook了解密函数，则此时实际调用的是 fuzz 函数对数据进行变异，这样就对程序进行了 fuzz.
for /l %i in (1 1 1000) do "C:Program Files (x86)SogouInput9.1.0.2657SGTool.exe" -line 0 -border --appid=skinreg -install -c "C:UsersXinSaiDesktop est.ssf" -q -ef && ping 127.0.0.1
就是不断的安装皮肤，然后用 ping 命令来 防止频率过高。
TIPS: 和这种方式类似的 fuzz ： 内存fuzz
参考链接
https://googleprojectzero.blogspot.com/2018/12/adventures-in-video-conferencing-part-1.html
https://symeonp.github.io/2017/09/17/fuzzing-winafl.html