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[12966] 2018-07-20_PTFuzzer：一个基于硬件加速的二进制程序Fuzz工具

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2018-07-20_PTFuzzer：一个基于硬件加速的二进制程序Fuzz工具 P T F u z z e r ： 一 个 基 于 硬 件 加 速 的 二 进 制 程 序 F u z z 工 具 h u n t e r x   F r e e B u f   2 0 1 8 - 0 7 - 2 0 简 介 简 介 P T F u z z e r 是 基 于 是 基 于 A F L 框 架 实 现 的 一 款 开 源 框 架 实 现 的 一 款 开 源 f u z z 工 具 ， 它 采 用 了 工 具 ， 它 采 用 了 I n t e l   P r o c e s s o r   T r a c e 硬 件 部 件 来 收 集 程 序 执 行 硬 件 部 件 来 收 集 程 序 执 行 的 路 径 信 息 ， 改 进 了 原 来 的 路 径 信 息 ， 改 进 了 原 来 A F L 通 过 编 译 插 桩 方 式 获 取 程 序 执 行 路 径 信 息 的 方 法 。 和 通 过 编 译 插 桩 方 式 获 取 程 序 执 行 路 径 信 息 的 方 法 。 和 A F L 相 比 ， 硬 件 收 集 的 路 径 相 比 ， 硬 件 收 集 的 路 径 信 息 更 加 丰 富 ， 同 时 可 以 直 接 对 目 标 程 序 进 行 信 息 更 加 丰 富 ， 同 时 可 以 直 接 对 目 标 程 序 进 行 f u z z ， 无 需 源 码 支 持 。 ， 无 需 源 码 支 持 。 技 术 背 景 技 术 背 景 1 . 1   A F L F u z z （ 也 叫 模 糊 测 试 ） 是 自 动 化 挖 掘 软 件 漏 洞 的 一 种 有 效 方 法 。 基 于 反 馈 的 f u z z 技 术 是 目 前 学 术 界 和 工 业 界 的 研 究 热 点 ， 而 其 中 的 代 表 就 是 A F L 。 但 是 A F L 存 在 一 个 问 题 ， 即 需 要 对 被 测 试 的 程 序 进 行 编 译 插 桩 后 才 能 f u z z 。 这 也 意 味 着 必 须 要 有 目 标 程 序 的 源 代 码 ， 而 且 必 须 是 C 代 码 才 行 。 A F L 的 Q e m u 模 式 采 用 动 态 二 进 制 翻 译 的 手 段 获 取 反 馈 信 息 ， 但 是 这 种 基 于 模 拟 仿 真 的 方 法 开 销 太 大 （ 5 倍 以 上 的 开 销 很 常 见 ） ， 基 本 上 不 实 用 。 1 . 2   I n t e l   P r o c e s s o r   T r a c e I n t e l   P r o c e s s o r   T r a c e （ P T ） 是 I n t e l 在 其 第 五 代 C P U 之 后 引 入 的 一 个 硬 件 部 件 。 该 硬 件 部 件 的 作 用 是 记 录 程 序 执 行 中 的 分 支 信 息 ， 从 而 帮 助 构 建 程 序 运 行 过 程 中 的 控 制 流 图 。 在 默 认 情 况 下 C P U 的 P T 部 件 是 处 于 关 闭 状 态 ， 这 意 味 着 C P U 不 会 记 录 程 序 的 分 支 信 息 ， 因 此 也 不 会 产 生 任 何 开 销 。 通 过 写 M S R 寄 存 器 可 以 打 开 P T 开 关 。 在 打 开 P T 开 关 后 ， C P U 开 始 记 录 分 支 指 令 信 息 ， 所 记 录 的 信 息 以 压 缩 数 据 包 的 形 式 存 储 在 内 存 中 。 由 于 分 支 信 息 记 录 完 全 由 硬 件 完 成 ， 因 此 开 销 非 常 小 ， 一 般 在 5 % 以 下 ， 这 个 开 销 对 于 大 多 数 应 用 来 讲 基 本 上 可 以 忽 略 不 计 。 P T 部 件 最 初 被 设 计 用 来 重 构 程 序 的 控 制 流 图 ， 目 的 是 为 了 帮 助 调 试 和 分 析 。 最 早 利 用 P T 做 f u z z 的 工 具 是 k A F L ， 其 结 果 发 表 在 安 全 领 域 的 四 大 顶 级 学 术 会 议 之 一 的 U S E N I X   S e c u r i t y 上 。 但 是 k A F L 是 一 个 针 对 内 核 的 f u z z 工 具 ， 而 P T F u z z e r 是 针 对 应 用 程 序 的 f u z z 工 具 ， 这 两 者 的 设 计 会 有 很 多 不 同 。 特 点 和 限 制 特 点 和 限 制 2 . 1 特 点 特 点 P T F u z z e r 最 大 的 特 点 是 不 需 要 目 标 程 序 有 源 码 ， 这 在 很 多 方 法 是 非 常 有 用 的 。 首 先 ， 对 于 很 多 闭 源 程 序 的 测 试 很 有 优 势 。 例 如 ， 某 公 司 对 外 公 布 了 一 个 二 进 制 程 序 的 发 行 版 。 这 时 拿 不 到 程 序 的 源 代 码 用 A F L 就 无 法 测 试 ， 而 用 P T F u z z e r 就 可 以 。 另 外 ， 即 便 是 对 于 一 些 有 源 码 的 程 序 ， 可 能 由 于 其 编 译 环 境 极 为 复 杂 ， 用 A F L 来 进 行 编 译 插 桩 变 得 非 常 繁 琐 和 耗 时 ， 有 时 也 会 出 现 不 成 功 的 情 况 。 还 有 一 种 情 况 是 对 于 那 些 非 C 语 言 编 写 的 二 进 制 程 序 ， A F L 就 无 能 为 力 了 。 例 如 自 己 在 测 试 p a n d o c 程 序 时 ， 发 现 p a n d o c 是 用 H a s k e l l 语 言 编 写 的 。 这 时 用 A F L 就 无 法 进 行 编 译 插 桩 ， 而 使 用 P T F u z z e r 进 行 测 试 ， 只 需 要 简 单 通 过 a p t - g e t 安 装 一 个 p a n d o c 可 执 行 程 序 就 O K 了 。 2 . 2   限 制 限 制 目 前 P T F u z z e r 只 支 持 L i n u x 操 作 系 统 ， 并 且 要 求 L i n u x 内 核 的 版 本 至 少 是 4 . 1 3 . 0 .   我 们 测 试 过 U b u n t u 1 6 . 0 4 . 4 和 U b u n t u 1 7 . 1 0 ， 都 是 没 有 问 题 的 。 另 外 ， 因 为 使 用 了 P T 硬 件 部 件 ， P T F u z z e r 要 求 5 代 以 上 的 C P U 。 使 用 方 法 使 用 方 法
3 . 1   从 从 g i t h u b 上 下 载 源 码 上 下 载 源 码 3 . 2   编 译 安 装 编 译 安 装 编 译 之 前 先 安 装 依 赖 项 ， p t f u z z e r 依 赖 的 程 序 和 库 包 括 p y t h o n ， c a p s t o n e ， c l e 以 及 m s r - t o o l s 。 在 源 码 目 录 下 有 个 c h e c k _ d e p . s h 脚 本 ， 可 以 直 接 运 行 安 装 这 些 依 赖 项 。 P t f u z z e r 采 用 C M a k e 编 译 ： 以 上 命 令 会 在 b u i l d 目 录 下 生 成 b i n 目 录 ， 其 中 包 括 了 运 行 p t f u z z e r 所 需 的 所 有 程 序 。 a f l - p t f u z z ： 核 心 f u z z 二 进 制 程 序 p t f u z z e r . p y ： 对 a l f - p t f u z z 的 p y t h o n 封 装 ， 主 要 用 来 处 理 参 数 ， 解 析 目 标 二 进 制 程 序 。 3 . 3   运 行 运 行 在 运 行 之 前 需 要 打 开 一 些 开 关 ， 这 个 和 A F L 是 相 同 的 ， 可 以 通 过 运 行 c o n f i g - r u n . s h 来 实 现 。 以 测 试 p a n d o c 程 序 为 例 ， 首 先 安 装 p a n d o c ： a p t   i n s t a l l   p a n d o c 然 后 准 备 一 个 d o c x 的 种 子 放 入 i n _ d i r 中 ， 最 后 运 行 p t f u z z e r 开 始 测 试 ： 运 行 状 态 如 图 所 示 ： 注 意 ： 运 行 p t f u z z e r 需 要 r o o t 权 限 。 3 . 4   参 数 配 置 参 数 配 置 p t f u z z e r 有 一 些 运 行 时 参 数 可 以 配 置 ， 这 些 参 数 包 括 ： B R A N C H _ M O D E ， ， M E M _ L I M I T ， ， P E R F _ A U X _ B U F F E R _ S I Z E 。 g i t   c l o n e   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / h u n t e r - h t - 2 0 1 8 / p t f u z z e r . g i t c d   p t f u z z e r / m k d i r   b u i l d c d   b u i l d c m a k e   . . /   - D P R E F I X = . m a k e m a k e   i n s t a l l s u d o   p y t h o n   . / b i n / p t f u z z e r . p y   " - i   . / i n _ d i r   - o   . / o u t _ d i r "   " / u s r / b i n / p a n d o c   - f   d o c x   - t   h t m l "
其 中 B R A N C H _ M O D E 是 指 分 支 收 集 模 式 ， 其 值 可 以 是 T I P _ M O D E 或 者 T N T _ M O D E 。 如 果 采 用 T I P _ M O D E ， 那 么 p t f u z z e r 只 解 析 P T 收 集 到 的 T I P 包 （ 一 般 为 非 条 件 跳 转 ） ， 如 果 采 用 T N T _ M O D E ， 则 不 但 解 析 T I P 包 ， 而 且 解 析 T N T 包 （ 条 件 跳 转 ） 。 T N T _ M O D E 更 加 精 确 ， 开 销 也 较 大 一 些 。 默 认 情 况 下 p t f u z z e r 采 用 T N T _ M O D E 。 M E M _ L I M I T 是 只 目 标 测 试 程 序 的 最 大 内 存 限 制 ， 单 位 为 M B 。 这 个 相 当 于 A F L 的 - m 参 数 。 如 果 目 标 程 序 由 于 使 用 了 太 大 的 内 存 而 不 能 运 行 ， 需 要 考 虑 增 大 M E M _ L I M I T 的 设 置 。 P E R F _ A U X _ B U F F E R _ S I Z E 是 指 存 储 P T 数 据 包 的 缓 存 大 小 ， 单 位 为 M B 。 如 果 目 标 程 序 一 次 运 行 时 间 太 长 ， 可 能 会 产 生 特 别 多 的 分 支 跳 转 信 息 ， 导 致 缓 存 不 够 ， 这 时 可 以 考 虑 增 大 P E R F _ A U X _ B U F F E R _ S I Z E 的 设 置 。 在 当 前 运 行 目 录 下 编 辑 一 个 p t f u z z e r . c o n f 的 文 件 可 以 配 置 这 些 参 数 ， 参 考 形 式 为 ： 总 结 总 结 P T F u z z e r 采 用 I n t e l   C P U 最 新 的 P T 部 件 来 收 集 分 支 信 息 ， 解 决 了 A F L 需 要 源 码 支 持 的 问 题 ， 能 够 方 面 的 挖 掘 L i n u x 中 的 二 进 制 程 序 漏 洞 。 * 本 文 作 者 ： 本 文 作 者 ： h u n t e r x ， 转 载 请 注 明 来 自 ， 转 载 请 注 明 来 自 F r e e B u f . C O M 阅 读 原 文 # B R A N C H _ M O D E = T N T _ M O D E B R A N C H _ M O D E = T I P _ M O D E M E M _ L I M I T = 1 0 0                         #   a f l   - m   a r g u m e n t P E R F _ A U X _ B U F F E R _ S I Z E = 3 2     #   t h e   s i z e   o f   b u f f e r   u s e d   t o   s t o r e   P T   p a c k e t s .
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