AFL++模糊测试

一、AFL++

这里我们主要使用AFL++ Fuzzing 测试IOT的二进制文件，当我们解压提取一个固件时，能够获得大量的IOT二进制应用 ，如果要进行漏洞挖掘则需要将二进制文件进行逆向分析，然后查找危险函数以及输入接口，对于一个大型的应用，直接进行二进制分析会大大降低我们的效率，所以可以使用Fuzzing技术对IOT的二进制文件进行模糊测试，提高漏洞挖掘效率。

对于IOT的二进制文件通常由于架构的不同，不能直接进行Fuzzing， AFL++可以使用Qemu、Unicorn或Frida 三种模式进行Fuzzing，虽然不如有源码进行Fuzzing高效，但是其适用面广，并且同样能提高漏洞挖掘效率。

AFL++使用qemu用户模式模拟仿真来运行二进制文件，其使用的qemu是进行修改的版本，在程序执行时检测基本块，根据收集的信息生成测试用例，通过生成的大量测试用例触发不同的代码路径，从而提高代码的覆盖率，提高触发Crash的概率。

AFL++和其他的类似的Fuzzing工具（AFL，hongfuzz等）一样，仅适用于文件输入的Fuzzing，不支持从套接字输入的程序，对于套接字的Fuzzing测试在下篇进行讲解，本篇文件将重点落在环境的搭建及文件输入相关的二进制应用的Fuzzing

二、AFL++环境搭建

系统环境：任何Linux系统上编译

测试固件：TP-Link SR20、Cisco RV130X

$ sudo apt update
$ sudo apt install git make build-essential clang ninja-build pkg-config libglib2.0-dev libpixman-1-dev
$ git clone https://github.com/AFLplusplus/AFLplusplus.git
$ cd AFLplusplus
$ make all
$ cd qemu_mode
$ CPU_TARGET=arm ./build_qemu_support.sh # 这里编译ARM架构的

三、AFL++案例

3.1、AFL++测试TP-Link SR20路由器固件

固件的下载地址如下： https://static.tp-link.com/2018/201806/20180611/SR20(US)_V1_180518.zip

使用Binwalk提取固件：

$ binwalk -Me tpra_sr20v1_us-up-ver1-2-1-P522_20180518-rel77140_2018-05-21_08.42.04.bin

解包后结果：

接下来我们查找来自文件输入的程序进行Fuzzing测试：

这里可以看到大家耳熟能详的bmp2tiff应用，那么我们就拿bmp2tiff进行Fuzzing测试，生成一个bmp的测试用例，将测试用例放到创建的bmp-input文件夹中，同时创建bmp-output Fuzzing输出文件夹

查看bmp2tiff指令的使用方法：

执行bmp2tiff：

接下来， root权限下执行以下命令进行Fuzzing测试：

$ QEMU_LD_PREFIX=./squashfs-root/   /root/桌面/AFLplusplus/afl-fuzz  \-Q \-i bmp-input \-o bmp-output \-- ./squashfs-root/usr/bin/bmp2tiff @@ /dev/null-Q：适用qemu模式
-i：输入文件夹
-o：输出文件夹
@@：表示将用来替换的样本
/dev/null：忽略错误信息

可以看到在Fuzzing期间触发了21个crash。

这里使用程序直接解析生成的crash文件：

3.2、AFL++测试Cisco RV130X路由器的固件

固件下载地址如下： 可以从  https://software.cisco.com/download/home/285026141/type/282465789/release/1.0.3.55?i=!pp  下载。该文件名为  RV130X_FW_1.0.3.55.bin

binwalk提取固件，提取后的文件系统如下：

我们将研究对 /usr/sbin/ 中的 jsonparse 和 xmlparser1 二进制文件进行模糊测试。 这些程序接受来自文件的输入，非常适合模糊测试。 我们没有可用的源代码，因此我们必须使用 Qemu 模式。

3.2.1、模糊测试xmlparser1

在模糊测试之前，我们需要知道程序如何接受输入。使用 –help 参数使用 qemu-arm-static 运行 xmlparser1 会显示使用情况。它接受带有 -f 参数的文件名。-d 参数代表调试。

qemu-arm-static -L . ./usr/sbin/ xmlparser1 --help    # -L path  EMU_LD_PREFIX  set the elf interpreter prefix to 'path'

我们可以创建一个 测试 XML 文件并运行 xmlparser1: test.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><shiporder orderid="889923" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:noNamespaceSchemaLocation="shiporder.xsd"><orderperson>John Smith</orderperson><shipto><name>Ola Nordmann</name><address>Langgt 23</address><city>4000 Stavanger</city><country>Norway</country></shipto><item><title>Empire Burlesque</title><note>Special Edition</note><quantity>1</quantity><price>10.90</price></item><item><title>Hide your heart</title><quantity>1</quantity><price>9.90</price></item></shiporder>

创建两个目录 input-xml 和 output-xml 并将 test.xml 文件移动到 input-xml，如图所示。

运行 xmlparser1：

xmlparser1 显示 test.xml 文件的解析内容。 我们现在可以继续进行模糊测试。 要运行模糊器，我们需要提供一个输入文件，模糊器将使用该文件生成进一步的测试用例。 我们将指定 test.xml 作为我们的输入文件。

我们现在可以启动 afl-fuzz:

$ /root/桌面/my_firmwares/_RV130X_FW_1.0.3.55.bin.extracted/
$ QEMU_LD_PREFIX=./squashfs-root/ /root/桌面/AFLplusplus/afl-fuzz \-Q \-i input-xml/ \-o output-xml/ \-- ./squashfs-root/usr/sbin/xmlparser1 -f @@-Q：在 Qemu 模式下使用 AFL++
-i：输入目录的路径
-o：输出目录的路径。此目录将包含触发二进制文件上有趣行为的文件，例如崩溃或挂起
在运行时，AFL++ 会将@@ 参数替换为输入文件的名称

​​

3.2.2、模糊测试 jsonparse

创建一个 测试JSON文件 并在其上运行jsonparser：test.json

{"name":"Jason Ray","profession":"Software Engineer","age":31,"address":{"city":"New York","postalCode":64780,"Country":"USA"},"socialProfiles":[{"name":"Twitter","link":"https://twitter.com"},{"name":"Facebook","link":"https://www.facebook.com"}]}

创建两个目录 input-json 和 output-json 并将 test.json 文件移动到 input-json：

运行jsonparser：

root权限下执行如下命令进行Fuzzing测试：

$ /root/桌面/my_firmwares/_RV130X_FW_1.0.3.55.bin.extracted/
QEMU_LD_PREFIX=./squashfs-root/ /root/桌面/AFLplusplus/afl-fuzz \-Q \-i input-json \-o output-json \-- ./squashfs-root/usr/sbin/jsonparse @@

可以看到也出现了crash，这里使用程序直接解析生成的crash文件：

这里可以看到触发段错误。

四、参考

GitHub - AFLplusplus/AFLplusplus: The fuzzer afl++ is afl with community patches, qemu 5.1 upgrade, collision-free coverage, enhanced laf-intel & redqueen, AFLfast++ power schedules, MOpt mutators, unicorn_mode, and a lot more!

Fuzzing IoT binaries with AFL++ - Part I (attify.com)

Fuzzing IoT binaries with AFL++ - Part II (attify.com)

IOT Fuzzing框架AFL++ （上）-安全客 - 安全资讯平台 (anquanke.com)