WebAssembly程序在JavaScript圈非常的火,可以大大加快浏览器的加载速度.但是WebAssembly的二进制程序通常由内存不安全的语言编译而成, 例如C和C++,而且由于WebAssembly属于线性内存和缺乏保护的功能.一些源码级别的内存漏洞可以在编译的WebAssembly二进制文件里边利用.而Fuzzm是第一个针对WebAssembly的模糊测试工具. 作者在github上开源了这款工具,本文详细介绍Fuzzm的配置流程.

  在上周无聊的划水时间里, 看到了一篇对Web的WebAssembly程序的进行fuzzing的论文. 相信有许多的大佬已经十分熟悉模糊测试和WebAssembly了,这里还是简单介绍一下背景知识,这样会更有连贯性.

  webAssembly是一种新型的能够运行在现代web浏览器中运行的代码——这是一种低级的压缩的二进制格式的类汇编语言，能以近乎native的性能运行并且提供将c/c++、c#、Rust等高级语言编译为可以运行在web端的目标版本；它也被设计为允许与JavaScript一起运行；
  WebAssembly已经被收录为W3C WebAssembly Community Group的开放标准，使用WebAssembly JavaScript API，你可以通过它们加载WebAssembly模块到一个Web App(node和JavaScript）中并且在两者间共享功能；

   需要注意的是WebAssembly并不是真正的汇编语言. 所以不能像真正的汇编语言一样在真实的物理机上运行,总而言之,它是一个概念机上的机器语言.

  正因如此，WebAssembly 指令有时候被称为虚拟指令。它比 JavaScript 代码更快更直接的转换成机器代码，但它们不直接和特定硬件的特定机器代码对应。

  在浏览器下载WebAssembly后,使 WebAssembly 的迅速转换成目标机器的汇编代码

  如图所示,如果想在页面上添加WebAssembly,需要将代码编译成.wasm文件.

使用WebAssembly，可以更快地在 web 应用上运行代码。这里有 几个 WebAssembly 代码运行速度比 JavaScript 高效的原因:

  模糊测试（fuzz testing, fuzzing）是一种软件测试技术。 其核心思想是將自动或半自动生成的随机数据输入到一个程序中，并监视程序异常，如崩溃，断言（assertion）失败，以发现可能的程序错误，比如内存泄漏。 模糊测试常常用于检测软件或计算机系统的安全漏洞。

  模糊测试诞生于1988年秋季的一个黑暗暴风雨之夜 [Takanen et al, 2008.]。巴顿·米勒教授坐在麦迪逊威斯康星州的公寓里，通过一条1200波特的电话线连接到他所属大学的计算机。阵阵的雷暴在线路上造成噪音，这些噪音又导致两端的UNIX命令获得错误的输入，并导致崩溃。频繁的崩溃使他感到惊讶—我们编写的程序不是应该十分强大吗？作为一名科学家，他想探究该问题的严重程度及其原因。因此，他为威斯康星大学麦迪逊分校的学生编写了一个编程练习，而该练习将使他的学生创建第一个模糊测试器。

这项作业的原文描述是这样的：

The goal of this project is to evaluate the robustness of various UNIX utility programs, given an unpredictable input stream. […] First, you will build a fuzz generator. This is a program that will output a random character stream. Second, you will take the fuzz generator and use it to attack as many UNIX utilities as possible, with the goal of trying to break them.
该项目的目标是在给定不可预测的输入流的情况下评估各种UNIX实用程序的健壮性。[…]首先，您将构建一个模糊发生器。这是一个将输出随机字符流的程序。其次，您将使用模糊发生器，并使用它来攻击尽可能多的UNIX实用程序，以试图破坏它们。

这个作业在不经意间抓住了模糊测试的本质：创建随机的输入，并持续性观察它是否会破坏目标应用程序，理论上只要运行足够长的时间，我们就会看到错误的发生。

AFL（american fuzzy lop）最初由Michał Zalewski开发，和libFuzzer等一样是基于覆盖引导（Coverage-guided）的模糊测试工具，它通过记录输入样本的代码覆盖率，从而调整输入样本以提高覆盖率，增加发现漏洞的概率。其工作流程大致如下：

基于AFL模糊测试的原理,作者提出了首款针对WebAssembly的程序.测试原理如下图所示:

说了这么多前导知识,那么我们现在就开始Fuzzm的配置安装吧 :), 首先我们从github网站上把这个项目拉下来.https://github.com/fuzzm/fuzzm-project
由于要从外网下载各种配置资源,所以这里建议大家kexueshangwang

默认选1即可:

下载完成后,输入以下命令:

之后开始构建wasmtime:

经过漫长的等待后构建完成,当然,网速快的除外:)

将程序连接到全局:

配置完成, 输入nodejs --version 和 npm --version查看版本:

下载 wasi sdk

在fuzzm-project目录下 执行npm install

配置完成后, 使用afl-fuzz发现有以下错误:

这是因为系统没有找到对应的库文件. 我们使用以下命令链接即可:

注意,下载路径要配套, 库文件的地址是你下载项目的位置

然后我们在运行afl-fuzz,情况已经正常:

这个文件夹可以对wasm进行insert canaries 和 instrument coverage操作, 耐心等上一段时间, 配置完成后:

开始链接到全局:

a. 进入 motivating-example 文件夹

我们可以看到这里有一段实例代码:

我们先对现成的wasm程序进行模糊测试

b 编译项目,进入 benchmarks/openjpeg文件夹

c. 将c文件转化为wasm,并进行fuzz

  我们以vuln.c 文件为例,首先我们从motivating-example文件夹中,拷贝testcases 和 vuln.c,然后输入以下命令:

将c文件转化为wasm文件.

之后进行insert canaries 和 instrument coverage操作, 注意生成文件后使用chmod +x xxx.wasm授权

然后开始fuzzing

如何将项目转化为wasm

这里我们以benchmarks/openjpeg为例.进入文件夹,打开wasm-compile.sh文件.

可以看到,想要转化为wasm文件,需要将所有的依赖文件转化过去.

参考链接:

WebAssembly参考:
https://cache.one/read/7565547
https://www.smashingmagazine.com/2017/05/abridged-cartoon-introduction-webassembly/
AFL参考:
https://myfzy.top/2021/03/16/symcc+afl/
Fuzzm项目地址:
https://github.com/fuzzm/fuzzm-project
论文参考:
Fuzzm: Finding Memory Bugs through Binary-Only Instrumentation and Fuzzing of WebAssembly
https://arxiv.org/pdf/2110.15433.pdf

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