AFL入门教学

1、AFL简介

  • AFL(American Fuzzy Lop)是一个面向安全的模糊测试工具,它使用了一个新的编译时插桩技术和遗传算法,可以自动发现触发目标二进程程序的测试用例,从而大大提高测试代码的功能覆盖率。 
    • AFL官网:american fuzzy lop (coredump.cx)american fuzzy lop (coredump.cx)american fuzzy lop (coredump.cx)
  • Github仓库:google/AFL: american fuzzy lop - a security-oriented fuzzer (github.com)
  • AFL的工作原理可以概括为以下几个步骤:
    • 编译阶段:AFL在源码编译时进行插桩,用于在运行时追踪程序执行路径。这使得AFL可以监控目标程序的代码覆盖率。
    • 初始化阶段:使用一些输入用例作为初始化测试集,这些初始用例可以让AFL了解程序的一些基本代码路径。
    • 变异阶段:AFL使用遗传算法对测试用例进行变异,生成大量不同的测试用例,以探索新的程序执行路径。
    • 执行阶段:AFL使用生成的测试用例执行目标程序,并通过插桩代码监控新的代码覆盖情况。
    • 更新阶段:根据测试用例执行结果,AFL保存提供更好代码覆盖的测试用例,同时丢弃没有用的测试用例。
    • 重复阶段:上述过程会一直循环进行,期间触发了crash的文件会被记录下来。
  • 测试用例变异方式:
    • bitflip:按位翻转,1变为0,0变为1。
    • arithmetic:整数加/减算术运算。
    • interest:把一些特殊内容替换到原文件中。
    • dictionary:把自动生成或用户提供的块替换/插入到原文件中。
    • havoc:前面几种变异的组合。
    • splice:将两个文件拼接起来得到一个新的文件。

2、AFL安装

  • 【前提】这里使用的是WSL的Ubuntu-22.04系统。
  • 从官网中下载源代码。
  • AFL入门教学_第1张图片
  • 将下载好的解压包移到Ubuntu的根目录下。
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  • 打开Ubuntu终端,输入解压命令。
    •  tar xvf afl-latest.tgz
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  • 解压成功后,可以在根目录看到解压后的文件夹。
    • AFL入门教学_第4张图片
  • 进入该文件夹,并编译AFL。
    • cd afl-2.52b
      sudo make install
      
    • 【注】运行后报错,sudo: make: command not found。
      • AFL入门教学_第5张图片
      • 解决办法:
        • 执行下面命令。
        • sudo apt-get update
          sudo apt-get install make
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  • 再次编译AFL。
    • 【注】运行后报错,make: *** [Makefile:53: test_x86] Error 1。
      • AFL入门教学_第8张图片
      • 解决办法:
        • sudo apt-get install gcc
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  • 再次编译AFL,编译成功。
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  • 可以在“/usr/local/bin”路径下找到AFL。
    • ls /usr/local/bin

3、AFL使用

3.1、准备被测程序

  • 首先准备一个被测程序,这里使用一个简单的c程序test.c进行测试。
    • /* 功能:两数加减乘除(一个整数、一个字符、再一个整数),然后根据中间这个字符当作运算符,输出四则运算结果。 */
      #include 
      
      int main(int argc, char *argv[])
      {
          int a, b;
          char op;
          int result;
          if(scanf("%d%c%d", &a, &op, &b)){
              switch (op) {
                  case '+':
                      result = a + b;
                      break;
                  case '-':
                      result = a - b;
                      break;
                  case '*':
                      result = a * b;
                      break;
                  case '/':
                      result = a / b;
                      break;
                  default:
                      return 1;
              }
          }
          printf("%d\n", result);
          return 0;
      }

3.2、插桩编译

  • 进入程序所在的文件夹,执行下列命令。
    • afl-gcc -o test test.c
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3.3、准备种子池

  • 作为模糊测试,AFL需要提供初始的种子输入。但实际上,提供任何无意义的输入作为种子,模糊测试也一般能达到效果,只不过效率会低一些而已。
  • 这里我们生成一好一坏两个种子池。
    • mkdir good_seeds bad_seeds
      echo '1+2' > good_seeds/any_seed
      echo 'bad seed' > bad_seeds/any_seed
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    • AFL入门教学_第14张图片

3.4、开始测试

  • 首先使用好的种子池进行测试。
    • afl-fuzz -i good_seeds/ -o good_outputs ./test
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    • 输出一段信息后呈现如下界面,表示fuzz已经开始了,可以在该界面中查看运行时间、崩溃数量等信息。
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    • 上图中显示已经找到了一个crash了,ctrl+c结束fuzz,可以看到当前目录下已经多出了一个good_outputs目录,这是本次模糊测试的结果。
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    • 引起崩溃的测试用例位于good_outputs/crashes文件夹下。
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    • 打开可以看到引起崩溃的用例。
  • 再使用另一个坏的种子池进行测试。
    • afl-fuzz -i bad_seeds/ -o bad_outputs ./test
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    • 同样可以找到引起崩溃的用例,只不过时间会更久一些。

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