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内存Fuzz与WINAFL实战

百家作者：OPPO安全应急响应中心 2020-09-24 19:47:43

以上文章由作者【hackedbylh】的连载有赏投稿，共有五篇，本文为第四篇；也欢迎广大朋友继续投稿，详情可点击OSRC重金征集文稿！！！了解~~

温馨提示：建议投稿的朋友尽量用markdown格式，特别是包含大量代码的文章

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

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> 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 ??_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 name6d790000 6dcb5000   ConvertToPDF_x86   (export symbols)       C:\Program Files (x86)\Foxit Software\Foxit Reader\Plugins\Creator\x86\ConvertToPDF_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:\Users\XinSai\Desktop\honeyvie"002cce90  "w\5mb.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:%p\n", pCreateFXPDFConvertor);
char* obj = pCreateFXPDFConvertor();printf("create convertor:%p\n", obj);
char* mod_base = (char*)hMod;    vtable* vtb = (vtable*)(mod_base + 0x336f1c); // get vtable offset
printf("module base:%p\n", mod_base);printf("vtb:%p\n", 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 Software\Foxit Reader\plugins\Creator\x86\ConvertToPDF_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 Software\Foxit Reader\Plugins\Creator\x86\ConvertToPDF_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 Software\Foxit Reader\FoxitReader.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\n", pCreateFXPDFConvertor);
char* obj = pCreateFXPDFConvertor();printf("create convertor:%p\n", obj);
char* mod_base = (char*)hMod;    vtable* vtb = (vtable*)(mod_base + 0x336f1c); // get vtable offset
printf("module base:%p\n", mod_base);printf("vtb:%p\n", 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\n", path_info);
int ret = vtb->p_sub_1000B060(obj, path_info,0,0);
printf("sub_1000B060 return: %d\n", 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:%d\n", 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\n", 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\n", ret);}
int main(int argc, char** argv){if (argc < 2) {printf("fuzz.exe path\n");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\n", pCreateFXPDFConvertor);
// 创建好对象    obj = pCreateFXPDFConvertor();printf("create convertor:%p\n", 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:%p\n", mod_base);printf("vtb:%p\n", 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:\Users\XinSai\Desktop\winafl-master\DynamoRIO-Windows-7.91.18187-0\bin32 -t 20000 -- -coverage_module ConvertToPDF.dll -fuzz_iterations 50000 -target_module dllloader.exe -target_method fuzz_func -nargs 1 -- C:\Users\XinSai\Desktop\foxitfuzz\dllloader\Debug\dllloader.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

path\of\dynamorio\bin32\drrun.exe -c winafl.dll -debug -- C:\Users\XinSai\Desktop\foxitfuzz\dllloader\Debug\dllloader.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)\IrfanView\i_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:\Users\XinSai\Desktop\winafl-master\DynamoRIO-Windows-7.91.18187-0\bin32 -t 20000 -- -coverage_module BabaCAD4Image.dll -fuzz_iterations 50000 -target_module BabaCAD4Image.dll -target_offset 0x1C20 -nargs 1 -- "C:\Program Files (x86)\IrfanView\i_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-fuzzinghttps://www.gosecure.net/blog/2019/07/30/fuzzing-closed-source-pdf-viewershttp://hdwsec.fr/blog/20161208-foxit/

☆ END ☆

连载文章

Fuzz技术综述与文件Fuzz

协议Fuzz技术

AFL分析与实战

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