前几天去三亚打了个自动化Pwn类型的线下赛（纵横杯）。作为一个RE选手，咱也不懂fuzz和AFL，于是就整了一手符号执行来解题。虽然最后没拿到奖，但在准备比赛的过程中还是学到了很多东西，这里总结一下能纯靠符号执行解决的两种题型。

符号执行是指在不执行程序的前提下，用符号值表示程序变量的值，然后模拟程序执行来进行相关分析的技术。与具体执行不同，具体执行每次执行仅存在一条唯一的执行路径（即程序控制流），而符号执行会探索所有可能的执行路径，并用符号值表示到达该路径所需要的输入条件。
用下述程序举例：

上述代码是一个简单的c语言分支结构代码，它的输入是M,N,Q三个变量；输出是x1,x2,x3的三个变量的和。我们这里设置的条件是想看看什么样的输入向量<M,N,Q>的情况下，得到的三个输出变量的和等于3. 那么我们通过下面的树形结构来看看所有的情况：

从上图中我们可以看到执行到每条路径的输入需要满足的条件，当R=3时，输入需要满足的条件是M != 0 && N < 5 && Q != 0。

本文使用的符号执行工具是angr，有关angr的使用方法可以查看官方文档。

本次纵横杯的第5题，程序非常简单，伪代码如下：


这题大体是个while+switch结构，只要能执行到上图中红框部分即可getshell。程序非常简单，所以可以直接用angr一把梭：

输出：

因为angr和pwntools不兼容，所以计算payload和getshell我分成了两个脚本来写，getshell脚本：

输出：

比赛之前也没想到有这种可以直接用angr一把梭的题。。。痛失1w奖金。

线上调试时的第一道例题，比赛前我针对这道例题的结构写了个exp，没想到比赛题的结构完全不一样，所以也没跑出来呜呜。但我觉得这道例题对我们学习符号执行帮助也很大，所以拿出讲一讲。
这题的核心是通过前面的n各分支，只能要执行到最后即可getshell：

CFG大概是这个样子，总之非常恐怖：

这题没法用angr直接explore，于是我在群里问了几个师傅的想法，拿到了师傅的一篇博客（赚到赚到）：关于Faster的那些事...

总的来说，用符号执行解决这种分支问题有两个思路：

我这里采取的是第二种思路，因为如果考虑多条路径的情况第一种思路很难写。

这里计算avoid_list的原因是此题的分支数巨大，每一个分支条件语句都可能会使当前的路径再分支出一条新的路径，而且这是”指数级”增长的，也就是说符号执行所需要的时间和空间都会随分支数的增长而”指数级”增长，这显然是我们不愿看到的。
所以我们需要计算avoid_list，使符号执行引擎忽略某些根本不可能到达system函数的路径，这样在一定程度上避免了上述问题。

因为是自动化pwn，一开始我们并不知道system函数的地址，所以先求得system函数的地址（题型1中的exp省略了这个步骤）：

然后找到哪些函数中存在call system指令，找到这些函数的地址，以及call system指令所在基本块的地址：

对调用了system函数的函数进行符号执行，也就是调用上述代码中的explore_func函数，传入目标函数的地址、system("/bin/sh")所在基本块的地址以及目标函数的CFG。

按照我们之前说的思路，首先我们要找到一条从函数入口到目标基本块的一条路径，然后将不在路径上的其他基本块地址添加到avoid_list中。实现如下：

搜索路径的方法是DFS（深度优先搜索），不了解DFS的朋友可以看一看这篇文章：图的基本算法（BFS和DFS）

得到了avoid_list之后就可以直接进行explore了：

注意这里的：

含义是采取DFS策略进行符号执行。angr默认的符号执行方式类似BFS，即一次会有多个active state同时进行step，DFS策略会使符号执行过程中一次只有一个active state进行step：

其实我也没明白这里为什么用DFS会快一点，总之能跑就行233。

完整代码：

输出：

getshell：

输出：

两道题目的文件可以在附件中下载。

符号执行与fuzz结合一个比较著名的例子是Driller，我们队在比赛中也使用了Driller，可惜没达到效果。
Driller在AFL的基础上加入了动态符号执行引擎，当模糊测试发生stuck时，使用动态符号执行去突破这些限制，生成满足fuzz需求的新输入，使得fuzz能够继续执行。
总体上说，Driller结合了AFL的高效、低消耗、快速的优点和动态符号执行探索能力强的优点，又避免了AFL较难突破特殊的边界和动态符号执行路径爆炸的问题。
更详细的内容可以参考这篇文章：【Driller】Driller介绍及源码分析

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