内存Fuzz与WINAFL实战

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所属分类:逆向工程





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概述

本节以FoxitReader和IrfanView为例介绍内存 Fuzz的实现以及 WINAFL 的常规使用技巧。

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
内存Fuzz与WINAFL实战

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。

内存Fuzz与WINAFL实战

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

内存Fuzz与WINAFL实战
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> gBreakpoint 2 hitConvertToPDF_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; // eaxvoid *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 [email protected]@[email protected] 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 name6d790000 6dcb5000   ConvertToPDF_x86   (export symbols)       C:Program Files (x86)Foxit SoftwareFoxit ReaderPluginsCreatorx86ConvertToPDF_x86.dll0:000:x86> dd 0x6dac6f1c l4      // 查看虚表的函数的实际地址6dac6f1c  6d79b060 6d799b40 6d79a2d0 6d79a8f00:000:x86> bp 6d79b060 0:000:x86> bp 6d799b40 0:000:x86> bp 6d79a2d0 0:000:x86> bp 6d79a8f00:000:x86> bl0 e x86 6d79b060     0001 (0001)  0:**** ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x5701 e x86 6d798e30     0001 (0001)  0:**** ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor2 e x86 6d79aaf0     0001 (0001)  0:**** ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor3 e x86 6d799b40     0001 (0001)  0:**** ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0xd104 e x86 6d79a2d0     0001 (0001)  0:**** ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0x14a05 e x86 6d79a8f0     0001 (0001)  0:**** ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0x1ac00:000:x86> gBreakpoint 3 hitConvertToPDF_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=00000002eip=6d799b40 esp=002cce0c ebp=002cece8 iopl=0         nv up ei pl zr na pe nccs=0023  ss=002b  ds=002b  es=002b  fs=0053  gs=002b             efl=00000246ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0xd10:6d799b40 55              push    ebp0:000:x86> dps esp l4  # 参数为 2002cce0c  02398a54 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x885514002cce10  00000002002cce14  711d4f33002cce18  02c2f814 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x111c2d40:000:x86> gBreakpoint 4 hitConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0x14a0:6d79a2d0 55              push    ebp0:000:x86> r  // 然后调用6d79a2d0eax=002cec10 ebx=0ad6a10b ecx=0ad6a1a8 edx=6d79a2d0 esi=0ad6a1a8 edi=00000000eip=6d79a2d0 esp=002cce0c ebp=002cece8 iopl=0         nv up ei pl zr na pe nccs=0023  ss=002b  ds=002b  es=002b  fs=0053  gs=002b             efl=00000246ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0x14a0:6d79a2d0 55              push    ebp0:000:x86> dps esp l6002cce0c  02398c22 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x8856e2002cce10  002cec10002cce14  711d4f33002cce18  02c2f814 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x111c2d4002cce1c  05d8149c002cce20  0088f9c00:000:x86> du 002cec10  # 参数是一个unicode字符串002cec10  "Foxit Reader PDF Printer"0:000:x86> gBreakpoint 0 hitConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x570:6d79b060 55              push    ebp0:000:x86> r    # 调用 6d79b060eax=6dac6f1c ebx=0ad6a10b ecx=0ad6a1a8 edx=6d79b060 esi=0ad6a1a8 edi=00000000eip=6d79b060 esp=002cce04 ebp=002cece8 iopl=0         nv up ei pl zr na pe nccs=0023  ss=002b  ds=002b  es=002b  fs=0053  gs=002b             efl=00000246ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x570:6d79b060 55              push    ebp0:000:x86> dps esp l6002cce04  02398c3f FoxitReader!CryptUIWizExport+0x8856ff002cce08  002cce50002cce0c  00000000002cce10  00000000002cce14  711d4f33002cce18  02c2f814 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x111c2d40:000: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> gBreakpoint 1 hitConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor:6d798e30 55              push    ebp0:000:x86> r   # 调用DestorFXPDFConvertor销毁创建的对象eax=00000000 ebx=0ad6a10b ecx=2156cf22 edx=0ad65078 esi=0ad6a1a8 edi=00000000eip=6d798e30 esp=002cce0c ebp=002cece8 iopl=0         nv up ei pl zr na pe nccs=0023  ss=002b  ds=002b  es=002b  fs=0053  gs=002b             efl=00000246ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor:6d798e30 55              push    ebp0:000:x86> gBreakpoint 5 hitConvertToPDF_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 , 2sub_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, 0DestorFXPDFConvertor 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:%pn", pCreateFXPDFConvertor);
char* obj = pCreateFXPDFConvertor();printf("create convertor:%pn", obj);
char* mod_base = (char*)hMod; vtable* vtb = (vtable*)(mod_base + 0x336f1c); // get vtable offset
printf("module base:%pn", mod_base);printf("vtb:%pn", 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 name6d790000 6dcb5000 ConvertToPDF_x86 (export symbols) C:Program Files (x86)Foxit SoftwareFoxit ReaderpluginsCreatorx86ConvertToPDF_x86.dll0:000:x86> reax=00000000 ebx=00000000 ecx=00750070 edx=00000000 esi=0027ec60 edi=00278360eip=6d79995e esp=0022fa10 ebp=0022fa1c iopl=0 nv up ei pl zr na pe nccs=0023 ss=002b ds=002b es=002b fs=0053 gs=002b efl=00010246ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0xb2e:6d79995e 8b7910 mov edi,dword ptr [ecx+10h] ds:002b:00750080=????????0:000:x86> kb 4ChildEBP RetAddr Args to Child WARNING: Stack unwind information not available. Following frames may be wrong.0022fa1c 6d79ac6b 00750070 00000000 ffffffff ConvertToPDF_x86!DestorFXPDFConvertor+0xb2e0022fa4c 6d79aed5 0027ec60 002776ec 002776e8 ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x17b0022fa68 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> reax=003ece88 ebx=00000000 ecx=0a55a1ac edx=6d79b060 esi=0a55a1a8 edi=0a55a1aceip=6d79ac90 esp=003ece00 ebp=003ece38 iopl=0 nv up ei pl zr na pe nccs=0023 ss=002b ds=002b es=002b fs=0053 gs=002b efl=00000246ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x1a0:6d79ac90 55 push ebp0:000:x86> dd esp l2003ece00 6d79b0e6 003ece880:000:x86> db 003ece88003ece88 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+0x208003ed090 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+0x410003ed298 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+0x618003ed4a0 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 name6d790000 6dcb5000 ConvertToPDF_x86 (export symbols) C:Program Files (x86)Foxit SoftwareFoxit ReaderPluginsCreatorx86ConvertToPDF_x86.dll0:000:x86> kb 4ChildEBP RetAddr Args to Child WARNING: Stack unwind information not available. Following frames may be wrong.003ecdfc 6d79b0e6 003ece88 c6266dd3 00000000 ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x1a0003ece38 02398c3f 00000000 00000000 00000000 ConvertToPDF_x86!CreateFXPDFConvertor+0x5f6003eed20 02396b76 082cad3c 08351664 00000000 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x8856ff003eef74 023997e0 00adf9c0 082cad30 083087c0 FoxitReader!CryptUIWizExport+0x8836360:000:x86> lm m FoxitReaderstart end module name00f00000 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:%pn", pCreateFXPDFConvertor);
char* obj = pCreateFXPDFConvertor();printf("create convertor:%pn", obj);
char* mod_base = (char*)hMod; vtable* vtb = (vtable*)(mod_base + 0x336f1c); // get vtable offset
printf("module base:%pn", mod_base);printf("vtb:%pn", 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:%pn", path_info);
int ret = vtb->p_sub_1000B060(obj, path_info,0,0);
printf("sub_1000B060 return: %dn", ret);
pDestorFXPDFConvertor(obj);free(path_info); }return 0;}
执行完后在C:tmp.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:%dn", 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:%pn", 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。
内存Fuzz与WINAFL实战

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
内存Fuzz与WINAFL实战

发送crash时的截图
内存Fuzz与WINAFL实战

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
内存Fuzz与WINAFL实战
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: %dn", ret);}
int main(int argc, char** argv){if (argc < 2) {printf("fuzz.exe pathn");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:%pn", pCreateFXPDFConvertor);
// 创建好对象 obj = pCreateFXPDFConvertor();printf("create convertor:%pn", 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 offsetprintf("module base:%pn", mod_base);printf("vtb:%pn", 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-7.91.18187-0bin32 -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
pathofdynamoriobin32drrun.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
内存Fuzz与WINAFL实战

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。
内存Fuzz与WINAFL实战

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-7.91.18187-0bin32 -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
内存Fuzz与WINAFL实战
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-fuzzinghttps://www.gosecure.net/blog/2019/07/30/fuzzing-closed-source-pdf-viewershttp://hdwsec.fr/blog/20161208-foxit/

☆ END ☆


连载文章

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