物联网设备固件分析：Firmadyne固件模拟环境搭建

0x01 前言

本文介绍了在对固件进行分析的环境准备部分，主要是对Firmadyne这个工具的环境搭建，最后搭建完用Netgear的路由器固件进行测试。

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不想这么麻烦的，直接看评论，用配好的docker镜像：
在docker hub中搜索镜像：https://hub.docker.com/search?q=firmadyne&type=image

# pull image
# e.g. sudo docker pull mborgerson/firmadyne:auto
docker pull image:Tag

# run
sudo docker run -it mborgerson/firmadyne:auto

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安装完后测试了一下，在我测试的几个固件中（Tenda路由器，Cisco交换机、防火墙、路由器，D-Link路由器），目前只能运行大部分的路由器的固件，交换机和防火墙的固件都运行不起来。

Firmadyne是一款自动化分析嵌入式Linux系统安全的开源软件，由卡内基梅隆大学的Daming D. Chen开发完成的。它支持批量检测，整个系统包括固件的爬取、root文件系统的提取、QEMU模拟执行以及漏洞的挖掘。

实验环境及需要的工具：

• 系统：Ubuntu14.04
  • 在Kali最新版和Ubuntu16.04LTS上都会有奇奇怪怪的问题，后来在issue中找到作者的实验环境为Ubuntu14.04
  • 下载：http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-releases/14.04/
• 工具：
  • Firmadyne
    • 项目地址：https://github.com/firmadyne/firmadyne
    • README.md中有详细的配置和安装步骤
  • Firmware Analysis Toolkit
    • 项目地址：https://github.com/attify/firmware-analysis-toolkit
    • 该工具集包含了binwalk、Firmadyne等必须的工具。这里我们只需要克隆该仓库到本地即可
  • qemu
    • 可以直接用apt-get安装，只安装一部分
    • 也可以从github的仓库编译安装所有的模块

0x02 环境配置

2.1 克隆Firmware Analysis Toolkit工具集仓库

# 1. 安装依赖
sudo apt-get install busybox-static fakeroot git dmsetup kpartx netcat-openbsd nmap python-psycopg2 python3-psycopg2 snmp uml-utilities util-linux vlan

# 2. clone 
git clone --recursive https://github.com/attify/firmware-analysis-toolkit.git

2.2 安装binwalk

# 1. 安装依赖和binwalk
cd firmware-analysis-toolkit/binwalk
sudo ./deps.sh
sudo python setup.py install

# 2. 对于 python2.x，还需要安装以下的库
sudo -H pip install git+https://github.com/ahupp/python-magic
sudo -H pip install git+https://github.com/sviehb/jefferson

测试是否安装成功：

hzy@ubuntu:~$ binwalk 

Binwalk v2.1.2-c036535
Craig Heffner, ReFirmLabs
https://github.com/ReFirmLabs/binwalk

Usage: binwalk [OPTIONS] [FILE1] [FILE2] [FILE3] ...

Disassembly Scan Options:
    -Y, --disasm                 Identify the CPU architecture of a file using the capstone disassembler

... ...


    -s, --status=<int>           Enable the status server on the specified port

hzy@ubuntu:~$ 

2.3 安装Firmadyne

1. 进入Firmadyne目录，然后打开firmadyne.config，修改 FIRMWARE_DIR的路径为当前Firmadyne目录的绝对路径

cd firmware-analysis-toolkit/firmadyne

vim firmadyne.config

# 以下为firmadyne.config中的内容
#!/bin/sh

# uncomment and specify full path to FIRMADYNE repository
FIRMWARE_DIR=/home/hzy/firmware-analysis-toolkit/firmadyne/

# specify full paths to other directories
BINARY_DIR=${FIRMWARE_DIR}/binaries/
TARBALL_DIR=${FIRMWARE_DIR}/images/
SCRATCH_DIR=${FIRMWARE_DIR}/scratch/
SCRIPT_DIR=${FIRMWARE_DIR}/scripts/

# functions to safely compute other paths

... ...

2. 安装Firmadyne

sh ./download.sh

2.4 安装postgresql数据库

sudo apt-get install postgresql

# 用户的密码设置为：firmadyne
sudo -u postgres createuser -P firmadyne, with password firmadyne

sudo -u postgres createdb -O firmadyne firmware

# 注意这里的数据库文件是在firmadyne/目录下，也就是该命令要在根目录firmware-analysis-toolkit/目录下执行
sudo -u postgres psql -d firmware < ./firmadyne/database/schema

启动postgresql数据库，确认其正在运行。

• 这里我在kali测试的时候，如果没有先启动数据库，就进行添加用户的命令会报错。
• 还遇到了一个问题，明明数据库服务在运行，但是添加用户的时候一直报的错也是服务没有运行的错，这种情况下我是直接重装了一遍postgresql
• 具体出现的错大家可以在网上搜索解决方案即可。一般还是有现成的方法的。

sudo service postgresql start

sudo service postgresql status

2.5 安装qemu

QEMU是一套由法布里斯·贝拉(Fabrice Bellard)所编写的以GPL许可证分发源码的模拟处理器，在GNU/Linux平台上使用广泛。

这里有两种安装方法：

• 直接通过apt-get安装

  sudo apt-get install qemu-system-arm qemu-system-mips qemu-system-x86 qemu-utils
  

• 编译安装

  git clone git://git.qemu.org/qemu.git
  cd qemu
  git submodule init
  git submodule update --recursive
  apt install libglib2.0 libglib2.0-dev
  apt install autoconf automake libtool
  ./configure 
  make
  make install
  

在执行命令./configure以后可能会报错：

ERROR: pixman >= 0.21.8 not present.
       Please install the pixman devel package.
       

可以通过执行命令：apt-get install libpixman-1-dev解决

0x03 测试运行

1. 将firmware-analysis-toolkit/目录下的fat.py和reset.py移动到firmadyne/目录下：

mv fat.py ./firmadyne
mv reset.py ./firmadyne

2. 修改fat.py中的执行权限、firmadyne的路径firmadyne_path以及root密码root_pass

chmod +x fat.py

vim fat.py
# 以下是fat.py中的内容

#!/usr/bin/env python2.7

import os
import pexpect
import sys

# Put this script in the firmadyne path downloadable from
# https://github.com/firmadyne/firmadyne

#Configurations - change this according to your system
firmadyne_path = "/home/hzy/firmware-analysis-toolkit/firmadyne"
binwalk_path = "/usr/local/bin/binwalk"
root_pass = "123456"
firmadyne_pass = "firmadyne"

... ...

3. 下载要模拟的路由器固件

• 要模拟的路由器为：WNAP320

• 在https://www.netgear.com/support/product/WNAP320.aspx#Firmware%20Version%203.7.11.4中下载固件文件

• 假设我这里将固件文件重命名为 netgear.zip，并放在/home/hzy/firmware/目录下

4. 测试运行

hzy@ubuntu:~/firmware-analysis-toolkit/firmadyne$ sudo ./fat.py 
[sudo] password for hzy: 

                               __           _   
                              / _|         | |  
                             | |_    __ _  | |_ 
                             |  _|  / _` | | __|
                             | |   | (_| | | |_ 
                             |_|    \__,_|  \__|                    
                    
                Welcome to the Firmware Analysis Toolkit - v0.2
    Offensive IoT Exploitation Training  - http://offensiveiotexploitation.com
                  By Attify - https://attify.com  | @attifyme
    
[?] Enter the name or absolute path of the firmware you want to analyse : /home/hzy/firmware/netgear.zip
[?] Enter the brand of the firmware : Netgear
[+] Now going to extract the firmware. Hold on..
[+] Firmware : /home/hzy/firmware/netgear.zip
[+] Brand : Netgear
[+] Database image ID : 2
[+] Identifying architecture
[+] Architecture : mipseb
[+] Storing filesystem in database
[!] Filesystem already exists
[+] Building QEMU disk image
[+] Setting up the network connection, please standby
[+] Network interfaces : [('brtrunk', '192.168.0.100')]
[+] Running the firmware finally
[+] command line : sudo /home/hzy/firmware-analysis-toolkit/firmadyne/scratch/2/run.sh
[*] Press ENTER to run the firmware...

从[+] Network interfaces : [('brtrunk', '192.168.0.100')]可以看到，启动了一个服务，可以通过192.168.0.100访问

接下里按Enter键运行该固件，等运行完了以后就可以从浏览器访问了：

0x04 总结

主要还是参考了参考资料1，但是中间踩了很多坑，可以查阅参考资料3。

这个firmadyne还有其他的用法，可以参考下参考资料2。这篇文章就点到为止啦。

为了装这个分析环境，前前后后折腾了三个虚拟机。装软件和配环境是我的一生之敌！！(ಥ_ಥ)

By:hzy

0x05 参考资料

1. 物联网设备的固件模拟环境搭建
2. 嵌入式Linux固件模拟与安全分析系统Firmadyne交流
3. Error:Traceback.