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Windows黑盒测试环境搭建：Dynamorio+Winafl

发表于: 2023-1-28 17:49 10632

Windows黑盒测试环境搭建：Dynamorio+Winafl

Valdik

2023-1-28 17:49

10632

在漏洞挖掘或测试中，源码插桩相对容易操作一些，而二进制插桩、自动化挖掘一直是困扰我的一个难点，正好趁春节假期，好好研究研究；以下内容均为个人实测，还有很多问题，也希望各位高手给出解决办法，先谢谢各位！

关于Dynamorio二进制插桩的具体实现细节，感兴趣的朋友可以去研究一下源码，我只谈一下个人对二进制插桩原理的理解————一般来说，把原理理解了，接下来就好说了。二进制插桩原理是这样的，其实就是Dynamorio（插桩工具）作为父进程，然后创建一个子进程（被插桩测试对象），然后控制子进程的运行，从而达到插桩监控乃至控制程序流程的目的的。关于具体的技术细节，在Linux环境下，通过Ptrace完全可以实现同样的功能；而Windows下只不过实现函数不同罢了。做过Hook的朋友，对这些技术细节是完全掌握的。

理解了原理，就会明白为何要用Dynamorio和Winafl来配合测试了：Dynamorio用作插桩监控测试流程，其实在fuzz中最主要的是用它统计覆盖率同时跟踪执行流程，给出Crash的位置；而Winafl主要用来产生测试用例并通过遗传算法进行变异，把测试数据喂给被测对象；不知这样理解对不对。

我试过编译版的DynamoRIO。在测试运行时，无法输出log文件。不知道是环境变量设置问题还是什么问题，希望知道的大佬指出问题所在。于是，不得不在本地进行重新编译。

记着：操作之前，先卸载360等安全软件，否则DynamoRIO组件会被认为是病毒并被移除。

一、编译前准备

安装编译相关工具，并配置编译环境：
【Visual Studio 16 2019】

#我试过2022，因各种问题（visual studio 卸载不干净时，不得不重做系统）卸载后，用的2019版；

#visual studio安装时，“工作负荷”中，安装“python开发”；

#“桌面应用和移动应用”中，“.NET桌面开发、使用C++的桌面开发、通用Windows平台开发”均需安装；

#其中，“使用C++的桌面开发”在右侧的安装详细信息中一定要注意“可选”项中的配置：

#MSVC v142-VS 2019 C++ x64/x86生成工具（最新）、Windows 10 SDK、用于Windows的C++Cmake工具、

#适用于最新v142生成工具的C++ATL（x86和x64）、适用于最新v142生成工具的C++MFC（x86和x64）这几项是必须安装的；

#以上在“单个组件”中，也可以配置
如图所示：

#注意：VS2019在安装完成后，一定要配置环境变量，即找到Virsual Studio文件夹中的vcvarsall.bat所在目录，并打开cmd，

#依次执行以下两条命令（在DynamoRIO、winafl编译时也可以先运行一下）：

1	`vcvarsall x86 vcvarsall amd64_x86`

安装【cmake-3.24.0-rc1-windows-x86_64】

#cmake有版本要求，需注意一下；

安装【qt-opensource-windows-x86-5.14.2】

#不知为何，在编译过程一直存在找不到QT路径；

安装【strawberry-perl-5.32.1.1-64bit 】

安装【 git】

以上编译环境准备完成之后，进行编译。

二、编译Dynamorio

下载DynamoRIO源码
git clone https://github.com/DynamoRIO/dynamorio.git

git bash 环境下编译：

32位编译

cd dynamorio
mkdir build_win32
cd build_win32
cmake -G"Visual Studio 16 2019" -A Win32 ..    #在这一步存在错误，以下64位时依然如此：
cmake --build . --config RelWithDebInfo

编译错误如下：

Looking for MFC - found
-- Could NOT find ZLIB (missing: ZLIB_LIBRARY) (found version "1.2.11")
-- Performing Test implicit_fallthrough_avail
-- Performing Test implicit_fallthrough_avail - Failed
-- Could NOT find Doxygen (missing: DOXYGEN_EXECUTABLE)
CMake Warning at CMakeLists.txt:1864 (message):
  doxygen not found: documentation will NOT be built
 
 
*** NOT building documentation *** (must re-enable BUILD_DOCS manually if fix up the component paths)
-- WARNING: vera++ not found: disabling code style checks
-- WARNING: Could not find Qt 5: DrGUI will NOT be built
--   Point CMake variable Qt5Widgets_DIR at the Qt5WidgetsConfig.cmake directory
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: C:/Users/Administrator/dynamorio/build_win32

64位编译

cd dynamorio
mkdir build_x64
cd build_x64
cmake -G"Visual Studio 16 2019" -A x64 ..
cmake --build . --config RelWithDebInfo

三、编译Winafl

注意：
最好把winafl源码拷贝至dynamorio同一目录下,并在cmd下进行编译：

编译32位：

cd winafl
mkdir build_win32
cd build_win32
cmake -G"Visual Studio 16 2019" -A Win32 .. -DDynamoRIO_DIR=C:\Users\Administrator\dynamorio\build_win32\cmake
cmake --build . --config Release

编译64位：

cd winafl
mkdir build_x64
cd build_x64
cmake -G"Visual Studio 16 2019" -A x64 .. -DDynamoRIO_DIR=C:\Users\Administrator\dynamorio\build_x64\cmake
cmake --build . --config Release

四、测试dynamorio能否使用winafl.dll进行插桩跟踪程序运行

下载VUPlayer，任意其他软件都可以，以备被测。
使用cmd,切换至afl-fuzz.exe所在目录，即winafl.dll所在目录，运行dynamorio中的drrun.exe进行插桩跟踪，命令如下：

1	`C:\Users\Administrator\dynamorio\build_win32\bin32\drrun.exe` `-c winafl.dll` `-debug` `-target_module VUPlayer.exe` `-target_offset` `0x1F9280` `-fuzz_iterations` `5` `-nargs` `4` `--` `C:\Users\Administrator\Downloads\VUPlayer4_32bit\VUPlayer.exe` `input.txt`

执行完后，会在winafl.dll所在目录输出跟踪日志文件；类似afl.VUPlayer.exe.10740.0000.proc
内容如图所示：

上图末尾的异常，在我进行插桩时依然存在，怀疑是编译问题，为了确定问题所在，只好在网上找了一段源码编译了一个小的test1程序。之所以这样做是因为，程序体积小、逻辑简单，方便使用。源码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
 
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
 
 
int main(int argc, char* argv[])
{
    char tmp[30];
    char buff[1024];
    FILE* fp;
    if (argc >= 2)
    {
        fp = fopen(argv[1], "rb");
        if (fp == NULL)
        {
            printf("can not load file!\n");
            return 1;
        }
        fgets(buff, 1024, fp);    //读取文件内容 
        fclose(fp);
        strcpy(tmp, buff);        //存在栈溢出漏洞
        printf("%s\n", tmp);
        return 1;
    }
    return 0;
}//test1.exe

编译完后使用IDA看下main函数的地址，如图所示：

计算一下-target_offset 为 0x11870，使用如下命令再次插桩测试：

1	`C:\Users\Administrator\dynamorio\build_win32\bin32\drrun.exe` `-c winafl.dll` `-debug` `-target_module test1.exe` `-target_offset` `0x11870` `-fuzz_iterations` `10` `-nargs` `2` `--` `test1.exe`

这次，在afl-fuzz所在目录生成的日志中可以看到一切正常了，说明整个测试环境是正常的。

表示Dynamorio插桩跟踪是正常的，至此，可以进行在Windows下进行模糊测试了。

先用winafl对test1进行模糊测试，准备一个测试用例文件，以上test1中存在典型的栈溢出漏洞，随便使用一个字符文件就可以，如input.txt:

1	`wqerqwerqwerwqerwqasdfasdfasdzxcjkljlk`

把input.txt拷贝到afl-fuzz.exe同级目录的in文件夹下（如果没有就mkdir一个），以后所有的测试数据都要放在这里，等待afl-fuzz使用。如图：

然后启动fuzz程序进行模糊测试，命令如下：

1	`afl-fuzz.exe` `-i` `in` `-o out` `-D C:\Users\Administrator\dynamorio\build_win32\bin32` `-t` `20000+` `--` `-coverage_module ntdll.dll` `-fuzz_iterations` `5000` `-target_module test1.exe` `-target_offset` `0x11870` `-nargs` `2` `--` `test1.exe @@`