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https://mp.weixin.qq.com/s/XSPrmBb44J8BUpKsj0cwGQ
内存Fuzz和WinAFL
FoxitReader
软件分析
目前Fuzz大型软件的常用方式是对大型软件分析，找到软件中的负责数据处理的模块，然后编写一个Loader把模块加载起来后进行测试。本节以FoxitReader为例介绍如何分析软件并进行内存Fuzz以及用WinAFL来Fuzz程序。
FoxitReader是一款PDF工具，可以查看、创建和修改PDF文件，它还可以通过图片来创建PDF文件，使用图片创建PDF时，FoxitReader会对图片进行解析然后再去创建PDF文件，由于图片文件的格式复杂多样，软件在解析图片时就有可能会产生漏洞，下面就去看看如何Fuzz FoxitReader中负责图片解析的模块。
首先我们需要定位当通过图片创建PDF时，处理图片的逻辑在哪个模块，后面才能针对性地去Fuzz。Process Monitor可以监控程序执行过程的注册表、文件和网络操作，对于一些关键的API还会记录调用栈。为了定位图片处理所在的模块，首先打开Process Monitor监控事件，然后用图片来创建一个PDF文件，PDF创建好后让Process Monitor停止监控事件，下面就可以去分析日志了。使用过滤功能Process Monitor只显示对图片文件的操作
查看监控API的调用栈可以发现读取文件的模块是 ConvertToPDF_x86.dll，看文件名也感觉是进行PDF转换任务的。
下面分析一下程序是如何使用这个库的，首先用IDA分析这个DLL，先看看DLL的导出函数，因为其他模块使用DLL的功能，肯定会使用DLL的导出函数。
可以看到ConvertToPDF_x86.dll只有两个导出函数，下面用windbg给导出函数下个断点，看看这两个函数的调用顺序。首先打开程序，然后用 windbg 附加进程，用sxe命令设置模块加载断点，当ConvertToPDF_x86模块加载起来时调试器会断下来
sxe ld:ConvertToPDF_x86
断下来后我们给模块的所有导出函数下断点
bm /a ConvertToPDF_x86!*
继续运行后，程序首先会断在CreateFXPDFConvertor函数
0:000> bm /a ConvertToPDF_x86!*
1: 00000000`6d798e30 @!"ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor"
2: 00000000`6d79aaf0 @!"ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor"
0:000> g
Breakpoint 2 hit
ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor:
6d79aaf0 a10cd1c36d mov eax,dword ptr [ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x4a261c (6dc3d10c)] ds:002b:6dc3d10c=00000000
拿IDA分析一下这个函数
_DWORD *CreateFXPDFConvertor()
{
_DWORD *result; // eax
void *obj; // eax
result = dword_104AD10C;
if ( dword_104AD10C )
return result; // 调用malloc分配内存
obj = alloc(0x1BDCu);
if ( obj )
{
result = init_obj(obj); // 初始化对象
dword_104AD10C = result;
}
else
{
result = 0;
dword_104AD10C = 0;
}
return result;
}
这个函数比较简单首先会用 malloc 分配0x1BDC的内存，然后会调用init_obj初始化分配的内存块，init_obj函数会先设置虚表，然后设置对象里的其他一些字段。
_DWORD *__thiscall init_obj(int this)
{
int v1; // esi
v1 = this;
*this = &CFX_PDFConvertor::`vftable'; // 给对象设置虚表
sub_1000A720((this + 4));
*(v1 + 7104) = 0;
*(v1 + 7108) = 0;
*(v1 + 7112) = 0;
*(v1 + 7120) = 0;
*(v1 + 7116) = 1;
dword_104AD104 = 0;
*(v1 + 7124) = 0;
*(v1 + 7128) = 0;
return v1;
}
虚表的结构如下
.rdata:10336F1C ; const CFX_PDFConvertor::`vftable'
.rdata:10336F1C ??_7CFX_PDFConvertor@@6B@ dd offset sub_1000B060
.rdata:10336F1C ; DATA XREF: init_obj+6↑o
.rdata:10336F1C ; sub_1000A8F0+BA↑o
.rdata:10336F20 dd offset sub_10009B40
.rdata:10336F24 dd offset sub_1000A2D0
.rdata:10336F28 dd offset sub_1000A8F0
虚表里面有4个函数，按照正常的程序逻辑，程序在创建模块对象后，肯定会调用对象的函数来使用模块提供的功能，接下来给这4个函数下断点，看看这些函数的调用关系以及参数信息。windbg的打印信息如下
0:000:x86> lm m Conver*
start end module name
6d790000 6dcb5000 ConvertToPDF_x86 (export symbols) C:Program Files (x86)Foxit SoftwareFoxit ReaderPluginsCreatorx86ConvertToPDF_x86.dll
0:000:x86> dd 0x6dac6f1c l4 // 查看虚表的函数的实际地址
6dac6f1c 6d79b060 6d799b40 6d79a2d0 6d79a8f0
0:000:x86> bp 6d79b060
0:000:x86> bp 6d799b40
0:000:x86> bp 6d79a2d0
0:000:x86> bp 6d79a8f0
0:000:x86> bl
0 e x86 6d79b060 0001 (0001) 0:**** ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x570
1 e x86 6d798e30 0001 (0001) 0:**** ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor
2 e x86 6d79aaf0 0001 (0001) 0:**** ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor
3 e x86 6d799b40 0001 (0001) 0:**** ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0xd10
4 e x86 6d79a2d0 0001 (0001) 0:**** ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0x14a0
5 e x86 6d79a8f0 0001 (0001) 0:**** ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0x1ac0
0:000:x86> g
Breakpoint 3 hit
ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0xd10:
6d799b40 55 push ebp
0:000:x86> r // 首先调用6d799b40函数
eax=6d799b40 ebx=0ad6a1a8 ecx=0ad6a1a8 edx=6dac6f1c esi=0088fb68 edi=00000002
eip=6d799b40 esp=002cce0c ebp=002cece8 iopl=0 nv up ei pl zr na pe nc
cs=0023 ss=002b ds=002b es=002b fs=0053 gs=002b efl=00000246
ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0xd10:
6d799b40 55 push ebp
0:000:x86> dps esp l4 # 参数为 2
002cce0c 02398a54 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x885514
002cce10 00000002
002cce14 711d4f33
002cce18 02c2f814 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x111c2d4
0:000:x86> g
Breakpoint 4 hit
ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0x14a0:
6d79a2d0 55 push ebp
0:000:x86> r // 然后调用6d79a2d0
eax=002cec10 ebx=0ad6a10b ecx=0ad6a1a8 edx=6d79a2d0 esi=0ad6a1a8 edi=00000000
eip=6d79a2d0 esp=002cce0c ebp=002cece8 iopl=0 nv up ei pl zr na pe nc
cs=0023 ss=002b ds=002b es=002b fs=0053 gs=002b efl=00000246
ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0x14a0:
6d79a2d0 55 push ebp
0:000:x86> dps esp l6
002cce0c 02398c22 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x8856e2
002cce10 002cec10
002cce14 711d4f33
002cce18 02c2f814 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x111c2d4
002cce1c 05d8149c
002cce20 0088f9c0
0:000:x86> du 002cec10 # 参数是一个unicode字符串
002cec10 "Foxit Reader PDF Printer"
0:000:x86> g
Breakpoint 0 hit
ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x570:
6d79b060 55 push ebp
0:000:x86> r # 调用 6d79b060
eax=6dac6f1c ebx=0ad6a10b ecx=0ad6a1a8 edx=6d79b060 esi=0ad6a1a8 edi=00000000
eip=6d79b060 esp=002cce04 ebp=002cece8 iopl=0 nv up ei pl zr na pe nc
cs=0023 ss=002b ds=002b es=002b fs=0053 gs=002b efl=00000246
ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x570:
6d79b060 55 push ebp
0:000:x86> dps esp l6
002cce04 02398c3f FoxitReader!CryptUIWizExport+0x8856ff
002cce08 002cce50
002cce0c 00000000
002cce10 00000000
002cce14 711d4f33
002cce18 02c2f814 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x111c2d4
0:000:x86> du 002cce50 # 参数开头是被处理图片的地址
002cce50 "C:UsersXinSaiDesktophoneyvie"
002cce90 "w5mb.jpg"
0:000:x86> g
Breakpoint 1 hit
ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor:
6d798e30 55 push ebp
0:000:x86> r # 调用DestorFXPDFConvertor销毁创建的对象
eax=00000000 ebx=0ad6a10b ecx=2156cf22 edx=0ad65078 esi=0ad6a1a8 edi=00000000
eip=6d798e30 esp=002cce0c ebp=002cece8 iopl=0 nv up ei pl zr na pe nc
cs=0023 ss=002b ds=002b es=002b fs=0053 gs=002b efl=00000246
ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor:
6d798e30 55 push ebp
0:000:x86> g
Breakpoint 5 hit
ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0x1ac0:
6d79a8f0 a110d1c36d mov eax,dword ptr [ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x4a2620 (6dc3d110)] ds:002b:6dc3d110=0ad68e70
通过调试的信息以及IDA识别出来的参数个数，可以看到对象虚表中的4个函数调用的顺序和参数信息大概如下
sub_10009B4 参数为 this , 2
sub_1000A2D0 参数为 "Foxit Reader PDF Printer" ， unicode字符串
sub_1000B060 参数为 this, 输入文件的全路径, 0, 0
DestorFXPDFConvertor 函数会调用sub_1000A8F0去销毁对象
可以看到sub_1000B060函数的功能应该就是读取图片文件并转换为PDF文件，下面写一个简单的c程序把DLL加载起来然后根据调用关系和参数信息调用相应的API
int main()
{
HMODULE hMod = LoadLibrary(_T("C:\Program Files (x86)\Foxit Software\Foxit Reader\plugins\Creator\x86\ConvertToPDF_x86.dll"));
if (hMod) {
pCreateFXPDFConvertor = (CreateFXPDFConvertor)GetProcAddress(hMod, "CreateFXPDFConvertor");
pDestorFXPDFConvertor = (DestorFXPDFConvertor)GetProcAddress(hMod, "DestorFXPDFConvertor");
printf("CreateFXPDFConvertor:%p
", pCreateFXPDFConvertor);
char* obj = pCreateFXPDFConvertor();
printf("create convertor:%p
", obj);
char* mod_base = (char*)hMod;
vtable* vtb = (vtable*)(mod_base + 0x336f1c); // get vtable offset
printf("module base:%p
", mod_base);
printf("vtb:%p
", vtb);
vtb->p_sub_10009B40(obj, 2);
vtb->p_sub_1000A2D0(_T("Foxit Reader PDF Printer"));
vtb->p_sub_1000B060(obj, (char*)_T("C:\Users\XinSai\Desktop\honeyview\5mb.jpg"),0,0);
pDestorFXPDFConvertor(obj);
}
return 0;
}
编译执行发现我们的程序crash了，拿windbg调试发现崩溃的位置如下
0:000:x86> lm m Conver*
start end module name
6d790000 6dcb5000 ConvertToPDF_x86 (export symbols) C:Program Files (x86)Foxit SoftwareFoxit ReaderpluginsCreatorx86ConvertToPDF_x86.dll
0:000:x86> r
eax=00000000 ebx=00000000 ecx=00750070 edx=00000000 esi=0027ec60 edi=00278360
eip=6d79995e esp=0022fa10 ebp=0022fa1c iopl=0 nv up ei pl zr na pe nc
cs=0023 ss=002b ds=002b es=002b fs=0053 gs=002b efl=00010246
ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0xb2e:
6d79995e 8b7910 mov edi,dword ptr [ecx+10h] ds:002b:00750080=????????
0:000:x86> kb 4
ChildEBP RetAddr Args to Child
WARNING: Stack unwind information not available. Following frames may be wrong.
0022fa1c 6d79ac6b 00750070 00000000 ffffffff ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0xb2e
0022fa4c 6d79aed5 0027ec60 002776ec 002776e8 ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x17b
0022fa68 6d79b0e6 00000000 a9d0a4e7 0022fbb4 # 在sub_1000B060里面
0022faa4 013b67b6 00000000 00000000 00000000 ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x5f6
在IDA中分析发生crash的位置
char *__thiscall crash_func(_DWORD *this, int invaild_address, unsigned int a3, unsigned int a4)
{
obj = this;
path_ = invaild_address;
v6 = *(invaild_address + 16);// 解引 invaild_address+16 时异常
invaild_address是上层传下来的是一个不合法的指针，程序解引时发生了crash。继续往上追踪该函数的调用者
void __thiscall sub_1000ABA0(unsigned int *this, unsigned int a2)
{
.....................
.....................
.....................
if ( v8 )
{
v8[5] = 7;
v8[4] = 0;
*v8 = 0;
crash_func(v8, a2, 0, 0xFFFFFFFF); // 调用发送crash的函数
可以看到这里直接把该函数的第二个参数传给了crash_func，继续向上跟
char *__thiscall sub_1000AC90(char *this, int path_info)
{
.....................
.....................
.....................
p = *(path_info + 3188);
if ( (*(path_info + 3192) - p) / 28 )
{
idx = 0;
do
{
sub_1000ABA0(v3 + 797, p + idx); // 第二个参数为一个非法指针
p = v2[797];
++v29;
idx += 28;
}
while ( v29 < (v2[798] - p) / 28 );
}
可以看到这里从sub_1000AC90的第二参数的偏移3188处取了一个指针，然后传入了sub_1000ABA0继续再往上追踪，发现sub_1000AC90的第二个参数其实就是sub_1000B060的第二个参数。
signed int __thiscall sub_1000B060(const WCHAR *this, int path_info, int a3, char *a4)
{
path_info_ = path_info;
...........
...........
sub_1000AC90(this + 4, path_info_);
path_info是我们传入的，我们现在是给它直接传了一个unicode字符串的指针。
vtb->p_sub_1000B060(obj, (char*)_T("C:\Users\XinSai\Desktop\honeyview\5mb.jpg"),0,0);
通过分析sub_1000AC90里面对path_info的处理，可以看到path_info这个参数应该是一个结构体
*(v3 + 936) = *(path_info + 3744); // 取结构体的字段
*(v3 + 937) = *(path_info + 3748);
*(v3 + 938) = *(path_info + 3752);
*(v3 + 939) = *(path_info + 3756);
*(v3 + 940) = *(path_info + 3760);
*(v3 + 934) = *(path_info + 3736);
p = *(path_info + 3188);
if ( (*(path_info + 3192) - p) / 28 )
{
idx = 0;
do
{
sub_1000ABA0(v3 + 797, p + idx); // 第二个参数为一个非法指针
p = v2[797];
++v29;
idx += 28;
}
while ( v29 < (v2[798] - p) / 28 );
}
下面我们去看看实际FoxitReader在使用该DLL时传进来的结构体里面的数据是怎么样的
0:000:x86> r
eax=003ece88 ebx=00000000 ecx=0a55a1ac edx=6d79b060 esi=0a55a1a8 edi=0a55a1ac
eip=6d79ac90 esp=003ece00 ebp=003ece38 iopl=0 nv up ei pl zr na pe nc
cs=0023 ss=002b ds=002b es=002b fs=0053 gs=002b efl=00000246
ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x1a0:
6d79ac90 55 push ebp
0:000:x86> dd esp l2
003ece00 6d79b0e6 003ece88
0:000:x86> db 003ece88
003ece88 43 00 3a 00 5c 00 55 00-73 00 65 00 72 00 73 00 C.:..U.s.e.r.s.
003ece98 5c 00 58 00 69 00 6e 00-53 00 61 00 69 00 5c 00 .X.i.n.S.a.i..
003ecea8 44 00 65 00 73 00 6b 00-74 00 6f 00 70 00 5c 00 D.e.s.k.t.o.p..
003eceb8 68 00 6f 00 6e 00 65 00-79 00 76 00 69 00 65 00 h.o.n.e.y.v.i.e.
003ecec8 77 00 5c 00 35 00 6d 00-62 00 2e 00 6a 00 70 00 w..5.m.b...j.p.
003eced8 67 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 g...............
003ecee8 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 ................
003ecef8 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 ................
0:000:x86> db 003ece88+0x208
003ed090 43 00 3a 00 5c 00 55 00-73 00 65 00 72 00 73 00 C.:..U.s.e.r.s.
003ed0a0 5c 00 58 00 69 00 6e 00-53 00 61 00 69 00 5c 00 .X.i.n.S.a.i..
003ed0b0 41 00 70 00 70 00 44 00-61 00 74 00 61 00 5c 00 A.p.p.D.a.t.a..
003ed0c0 4c 00 6f 00 63 00 61 00-6c 00 5c 00 54 00 65 00 L.o.c.a.l..T.e.
003ed0d0 6d 00 70 00 5c 00 31 00-35 00 37 00 33 00 30 00 m.p..1.5.7.3.0.
003ed0e0 33 00 37 00 34 00 38 00-32 00 2e 00 70 00 64 00 3.7.4.8.2...p.d.
003ed0f0 66 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 f...............
003ed100 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 ................
0:000:x86> db 003ece88+0x410
003ed298 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 ................
003ed2a8 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 ................
0:000:x86> db 003ece88+0x618
003ed4a0 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 ................
003ed4b0 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 ................
0:000:x86> db 003ece88+0x820
通过dump内存可以发现在path_info开头存的是图片的路径，在path_info+0x208的位置存放的是生成的临时PDF文件的路径，其他的区域都是0，根据访问的区域来看path_info结构体的大致大小为0x10C8字节。我们可以往上跟一下看能不能找到path_info实际分配的内存大小
0:000:x86> lm m Convert*
start end module name
6d790000 6dcb5000 ConvertToPDF_x86 (export symbols) C:Program Files (x86)Foxit SoftwareFoxit ReaderPluginsCreatorx86ConvertToPDF_x86.dll
0:000:x86> kb 4
ChildEBP RetAddr Args to Child
WARNING: Stack unwind information not available. Following frames may be wrong.
003ecdfc 6d79b0e6 003ece88 c6266dd3 00000000 ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x1a0
003ece38 02398c3f 00000000 00000000 00000000 ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x5f6
003eed20 02396b76 082cad3c 08351664 00000000 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x8856ff
003eef74 023997e0 00adf9c0 082cad30 083087c0 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x883636
0:000:x86> lm m FoxitReader
start end module name
00f00000 03cd3000 FoxitReader (export symbols) C:Program Files (x86)Foxit SoftwareFoxit ReaderFoxitReader.exe
可以发现path_info是从FoxitReader的0x1498c3f处传进来的，跟过去看看。
int __thiscall sub_1898690(_DWORD *this, int a2, int a3, int a4, int a5)
{
char path_info[520]; // [esp+3Ch] [ebp-1E98h]
char v83[2608]; // [esp+244h] [ebp-1C90h]
int v84; // [esp+C74h] [ebp-1260h]
int v85; // [esp+F00h] [ebp-FD4h]
char v86[404]; // [esp+1A64h] [ebp-470h]
char v87; // [esp+1BF8h] [ebp-2DCh]
void *v88; // [esp+1DE0h] [ebp-F4h]
int v89; // [esp+1DF0h] [ebp-E4h]
unsigned int v90; // [esp+1DF4h] [ebp-E0h]
__int16 v91[100]; // [esp+1DFCh] [ebp-D8h]
int v92; // [esp+1ED0h] [ebp-4h]
v81 = ((*v81)[2])(v81, v91);
if ( !v81 )
v81 = (**v65)(v65, path_info, 0, 0); // 调用sub_1000B060
可以看到path_info是栈变量，查看IDA的栈布局可以大概估算path_info的大小
00001E98 path_info db 520 dup(?)
-00001C90 var_1C90 db 2608 dup(?)
-00001260 var_1260 dd ?
-0000125C db ? ; undefined
-0000125B db ? ; undefined
根据栈帧布局，可以知道 path_info最大为 0x1c90字节，这里我们分配0x2000字节给path_info然后设置好输入和输出路径到path_info。
int main()
{
HMODULE hMod = LoadLibrary(_T("C:\Program Files (x86)\Foxit Software\Foxit Reader\plugins\Creator\x86\ConvertToPDF_x86.dll"));
if (hMod) {
pCreateFXPDFConvertor = (CreateFXPDFConvertor)GetProcAddress(hMod, "CreateFXPDFConvertor");
pDestorFXPDFConvertor = (DestorFXPDFConvertor)GetProcAddress(hMod, "DestorFXPDFConvertor");
printf("CreateFXPDFConvertor:%p
", pCreateFXPDFConvertor);
char* obj = pCreateFXPDFConvertor();
printf("create convertor:%p
", obj);
char* mod_base = (char*)hMod;
vtable* vtb = (vtable*)(mod_base + 0x336f1c); // get vtable offset
printf("module base:%p
", mod_base);
printf("vtb:%p
", vtb);
vtb->p_sub_10009B40(obj, 2);
vtb->p_sub_1000A2D0(_T("Foxit Reader PDF Printer"));
unsigned int info_size = 0x2000;
char* path_info = (char*)malloc(info_size);
memset(path_info, 0, info_size);
wchar_t* input_image = _T("C:\Users\XinSai\Desktop\honeyview\5mb.jpg");
wchar_t* output_pdf = _T("C:\tmp.pdf");
// 设置输入图片的路径
wcscpy((wchar_t*)path_info, input_image);
//设置输出图片的路径
wcscpy((wchar_t*)(path_info + 0x208), output_pdf);
printf("path info:%p
", path_info);
int ret = vtb->p_sub_1000B060(obj, path_info,0,0);
printf("sub_1000B060 return: %d
", ret);
pDestorFXPDFConvertor(obj);
free(path_info);
}
return 0;
}
执行完后在C: mp.pdf生成创建好的图片，至此我们基本分析清楚ConvertToPDF_x86.dll的调用方式，目前可以通过C语言直接调用模块内的函数完成PDF的制作，下面分别介绍如何对ConvertToPDF模块进行内存Fuzz，以及如何用WinAFL去Fuzz该模块。
内存Fuzz
内存Fuzz的原理是在内存中不断的生成测试数据，然后调用目标函数来实现Fuzz，这里采用hook的方式来实现内存Fuzz，首先在 DllMain里面获取sub_1000B060函数的地址并hook该函数。
class MyClass
{
public:
int __thiscall my_sub_1000B060(char* path_info, int a, int b) {
char* input_image = "c:\fuzz.jpg";
wcscpy((wchar_t*)path_info, char_to_wchar(input_image));
char* init_file = "c:\init.jpg";
INIT_SEED.buffer = read_file(init_file, &INIT_SEED.length);
int ret = 0;
while (true)
{
fuzz(input_image); // 变异初始用例，并写入input_image
ret = raw_sub_1000B060((char*)this, path_info, a, b); // 调用原始的目标函数
debugger_printf("fuzzed function return:%d
", ret);
}
}
private:
};
int __stdcall DllMain(HINSTANCE hinstDLL, DWORD fdwReason, LPVOID lpReserved)
{
char* base = NULL;
unsigned long hook_func_addr = NULL;
switch (fdwReason)
{
case DLL_PROCESS_ATTACH://加载时候
base = (char*)GetModuleHandle(_T("ConvertToPDF_x86.dll"));
debugger_printf("base:%p
", base);
raw_sub_1000B060 = (sub_1000B060)(base + 0xB060);
char buf[0x20];
sprintf(buf, "%u", &MyClass::my_sub_1000B060);
hook_func_addr = atoll(buf);
if (Mhook_SetHook((PVOID*)&raw_sub_1000B060, (void *)hook_func_addr)) {
debugger_printf("base: %p, func:%p", base, hook_func_addr);
}
break;
default:
break;
}
return TRUE;
}
由于sub_1000B060的调用约定是thiscall，所以代码里面实现了一个类函数用来作为hook函数，并且使用了一个小技巧来获取函数的地址
char buf[0x20];
sprintf(buf, "%u", &MyClass::my_sub_1000B060);
hook_func_addr = atoll(buf);
设置好hook后，在my_sub_1000B060函数里面首先读取初始用例到内存，然后不断地对初始数据变异，最后把数据写入图片文件，然后调用目标函数去处理数据。
代码编译好后会生成mhook-test.dll，然后打开FoxitReader，用图片创建一个PDF，这样ConvertToPDF_x86.dll就会被加载到内存。此时使用用DLL注入工具把mhook-test.dll注入到FoxitReader进程。
当mhook-test.dll被注入到进程后就会执行DllMain，这样就可以把目标函数hook住，然后再次用图片创建一个PDF，触发目标函数的调用，这时程序会进入hook函数my_sub_1000B060，在my_sub_1000B060里面开始不断变异数据，Fuzz目标函数。
启动FoxitReader后建议用windbg附加进程，mhook-test.dll会使用调试器的输出接口打印一些调试日志，同时使用调试器还可以在程序发生异常时断下来辅助调试，运行截图如下
发送crash时的截图
WinAFL
WinAFL是AFL的Windows移植版，WinAFL使用dynamorio来获取程序执行的覆盖率，为了提升测试速度，WinAFL实现了一种类似于内存Fuzz的机制，示意图如下
WinAFL会使用dynamorio来hook目标函数，当执行到被测函数时，首先执行pre_fuzz_handler，该函数会完成和AFL的通信并且会把统计覆盖率的共享内存初始化，最后退出函数继续往下会执行目标函数，执行完后会进入post_fuzz_handler，这里面会再次跳转到pre_fuzz_handler等待下次Fuzz。由于WinAFL的实现机制，为了能高效的Fuzz，WinAFL建议目标函数要满足以下要求:
- 首先目标函数会打开一个文件读取数据，处理数据，最后会把文件关闭。
- 目标函数不会调用exit之类会结束进程的函数。
为了能够用WinAFL来测试 ConvertToPDF_x86.dll，我们需要把之前写的dllloader改造以下便于WinAFL测试。测试dllloader的主要代码如下
void fuzz_func(char* path) {
vtb->p_sub_10009B40(obj, 2);
vtb->p_sub_1000A2D0(_T("Foxit Reader PDF Printer"));
memset(path_info, 0, 0x2000);
wchar_t* input_image = _T("C:\Users\XinSai\Desktop\honeyview\5mb.jpg");
wchar_t* output_pdf = _T("C:\tmp.pdf");
wcscpy((wchar_t*)path_info, char_to_wchar(path));
wcscpy((wchar_t*)(path_info + 0x208), output_pdf);
int ret = vtb->p_sub_1000B060(obj, path_info, 0, 0);
printf("sub_1000B060 return: %d
", ret);
}
int main(int argc, char** argv)
{
if (argc < 2) {
printf("fuzz.exe path
");
return 1;
}
//加载dll到内存
HMODULE hMod = LoadLibrary(_T("C:\Program Files (x86)\Foxit Software\Foxit Reader\plugins\Creator\x86\ConvertToPDF_x86.dll"));
if (hMod) {
pCreateFXPDFConvertor = (CreateFXPDFConvertor)GetProcAddress(hMod, "CreateFXPDFConvertor");
pDestorFXPDFConvertor = (DestorFXPDFConvertor)GetProcAddress(hMod, "DestorFXPDFConvertor");
printf("CreateFXPDFConvertor:%p
", pCreateFXPDFConvertor);
// 创建好对象
obj = pCreateFXPDFConvertor();
printf("create convertor:%p
", obj);
//初始化全局虚表指针到DLL的虚表
char* mod_base = (char*)hMod;
vtb = (vtable*)(mod_base + 0x336f1c); // get vtable offset
printf("module base:%p
", mod_base);
printf("vtb:%p
", vtb);
//调用函数处理数据
fuzz_func(argv[1]);
//释放分配的对象
pDestorFXPDFConvertor(obj);
}
return 0;
}
主要就是把一些全局初始化的操作放到fuzz_func外面执行，这样就可以减少重复的代码，提升测试的速度。在main函数里面首先把DLL加载起来，然后获取一些函数的地址和对象虚表指针并保持到全局变量里面，之后调用fuzz_func读取文件并处理图片数据。然后使用WinAFL开始Fuzzing，执行的命令如下
afl-fuzz.exe -i in -o out -D C:UsersXinSaiDesktopwinafl-masterDynamoRIO-Windows-7.91.18187-0in32 -t 20000 -- -coverage_module ConvertToPDF.dll -fuzz_iterations 50000 -target_module dllloader.exe -target_method fuzz_func -nargs 1 -- C:UsersXinSaiDesktopfoxitfuzzdllloaderDebugdllloader.exe @@
其中
-D： 指定dynamorio 的drrun.exe所在的路径
-coverage_module：指定需要获取覆盖率的模块
-target_method：目标函数的函数名，winafl会不断的执行该函数
-nargs：target_method函数的参数个数
-target_module：target_method所在的模块名
-fuzz_iterations：指定target_method最多执行次数，达到次数后会重启程序
建议在使用WinAFL之前可以用 winafl.dll 执行目标程序看看程序能不能正常在dynamorio下执行，以及获取一些调试信息，命令如下
pathofdynamorioin32drrun.exe -c winafl.dll -debug -- C:UsersXinSaiDesktopfoxitfuzzdllloaderDebugdllloader.exe c:init.jpg
执行完后会在当前目录生成一个.log文件，文件里面保存了程序加载的所有DLL。
Module loaded, dllloader.exe
............................
............................
Module loaded, ConvertToPDF.dll
可以看到目标程序加载的DLL名字为ConvertToPDF.dll，而不是我们代码里写的ConvertToPDF_x86.dll。执行截图如下
IrfanView
IrfanView是一款图片浏览器，支持各种各样的图片格式，本节介绍如何使用WinAFL来测试IrfanView。首先我们用procmon监控IrfanView打开文件时的API调用记录，用IrfanView打开文件的命令行如下
"C:Program Files (x86)IrfanViewi_view32.exe" C:example_2000.dwg
等程序执行完后，让procmon停止监控事件，然后我们去分析处理输入文件(example_2000.dwg)的函数调用，查看读取文件时函数的调用栈可以发现是在BabaCAD4Image.dll里面打开并解析DWG文件。
此时我们可以像上一小节一样通过编写一个dll loader的方式来Fuzz这个库，具体的方式是写一个loader把BabaCAD4Image.dll加载起来，然后模拟IrfanView的行为，调用库里面的函数来处理DWG文件，最后使用WinAFL来Fuzz写好的loader就可以了。
本节介绍一种新的Fuzzing方式，即直接用WinAFL去Fuzz目标程序而不需要去写Loader。我们知道WinAFL是通过不断执行target_method来实现Fuzzing，WinAFL对target_method的要求是这个函数首先会打开目标文件，然后处理文件数据，最后关闭文件。所以如果IrfanView中打开并处理文件的函数可以在内存中被反复调用的话，我们就可以直接复用IrfanView里面的代码来用WinAFL Fuzz目标函数。
通过查看procmon里面捕获到的文件操作，我们可以大概确定IrfanView处理DWG文件的流程大致是首先调用BabaCAD4Image.dll的ReadDWG函数，然后在ReadDWG函数里面会先调用CreateFile打开文件，然后接着调用了几次ReadFile读取文件内容，最后会用CloseFile关闭文件，可以看到ReadDWG函数符合WinAFL的目标函数的要求，那么我们可以设置WinAFL测试目标函数为ReadDWG，通过IDA可以知道ReadDWG所在的偏移为0x1C20，那么执行WinAFL的命令如下
afl-fuzz.exe -i dwg -o dwgoutput -D C:UsersXinSaiDesktopwinafl-masterDynamoRIO-Windows-7.91.18187-0in32 -t 20000 -- -coverage_module BabaCAD4Image.dll -fuzz_iterations 50000 -target_module BabaCAD4Image.dll -target_offset 0x1C20 -nargs 1 -- "C:Program Files (x86)IrfanViewi_view32.exe" @@
其中
-target_offset: 指定被测函数在模块中的偏移
跑起来的状态图如下
可以看到WinAFL能够正常执行用例并且可以发现新路径。
参考
https://www.apriorit.com/dev-blog/644-reverse-vulnerabilities-software-no-code-dynamic-fuzzing
https://www.gosecure.net/blog/2019/07/30/fuzzing-closed-source-pdf-viewers
http://hdwsec.fr/blog/20161208-foxit/