AFL++初探-手把手Fuzz一个PDF解析器
CVE-2019-13288
目前漏洞在正式版本已经被修复，本文章仅供学习Fuzz过程，不存在漏洞利用的内容
这是一个pdf查看器的漏洞，可能通过精心制作的文件导致无限递归，由于程序中每个被调用的函数都会在栈上分配一个栈帧，如果一个函数被递归调用太多次，就会导致栈内存耗尽和程序崩溃。因此，远程攻击者可以利用它进行 DoS 攻击。
练习目的
- 使用检测编译目标应用程序
- 运行Fuzzer (afl-fuzz)
- 使用调试器 (GDB) 对崩溃进行分类
环境构建
环境使用Ubuntu 20.04.2 LTS，尽量在物理机进行Fuzz而不是虚拟机来获取更多的性能（当然这只是性能方面，对Fuzz最终结果不会产生影响）
VMWare 镜像下载地址：
此 VM 的用户名/密码是fuzz/ fuzz
下载并构建
首先为Fuzz目标创建一个新目录：
cd $HOME
mkdir fuzzing_xpdf && cd fuzzing_xpdf/
可能需要安装一些额外的工具（即 make 和 gcc）
sudo apt install build-essential
下载 Xpdf 3.02：
wget https://dl.xpdfreader.com/old/xpdf-3.02.tar.gz
tar -xvzf xpdf-3.02.tar.gz
构建 Xpdf：
cd xpdf-3.02
sudo apt update && sudo apt install -y build-essential gcc
./configure --prefix="$HOME/fuzzing_xpdf/install/"
make
make install
现在可以开始测试Xpdf。首先，需要下载一些 PDF 示例：
cd $HOME/fuzzing_xpdf
mkdir pdf_examples && cd pdf_examples
wget https://github.com/mozilla/pdf.js-sample-files/raw/master/helloworld.pdf
wget http://www.africau.edu/images/default/sample.pdf
wget https://www.melbpc.org.au/wp-content/uploads/2017/10/small-example-pdf-file.pdf
可以使用以下命令测试 pdfinfo 二进制文件：
$HOME/fuzzing_xpdf/install/bin/pdfinfo -box -meta $HOME/fuzzing_xpdf/pdf_examples/helloworld.pdf
结果如下：
安装AFLplusplus
对于本实验，使用最新版本的AFL++，GitHub链接如下：
-
推荐本地安装
安装依赖：
sudo apt-get update sudo apt-get install -y build-essential python3-dev automake git flex bison libglib2.0-dev libpixman-1-dev python3-setuptools sudo apt-get install -y lld-11 llvm-11 llvm-11-dev clang-11 || sudo apt-get install -y lld llvm llvm-dev clang sudo apt-get install -y gcc-$(gcc --version|head -n1|sed 's/.* //'|sed 's/\..*//')-plugin-dev libstdc++-$(gcc --version|head -n1|sed 's/.* //'|sed 's/\..*//')-dev构建 AFL++（国内网络原因安装时间较长，耐心等待）：
cd $HOME git clone https://github.com/AFLplusplus/AFLplusplus && cd AFLplusplus export LLVM_CONFIG="llvm-config-11" make distrib sudo make install可能会出现qemu_mode、frida和unicorn安装失败的情况，多数原因是因为网络，这几个功能是用于二进制文件黑盒Fuzz，可以暂时先不用管，从源码构建Fuzz不需要这几个功能
-
也可以使用docker构建，性能比较低：
安装docker：
sudo apt install docker拉取镜像：
docker pull aflplusplus/aflplusplus启动 AFLPlusPlus docker 容器：
docker run -ti -v $HOME:/home aflplusplus/aflplusplus然后输入
export $HOME="/home"
安装成功后，应该可以使用afl-fuzz了，输入afl-fuzz命令可以看到如下内容：
使用AFL++开始Fuzz
当源代码可用时，AFL 可以使用检测，在每个基本块（函数、循环等）的开头插入函数调用。为了为目标应用程序启用检测，所以需要使用 AFL 的编译器编译代码。简单来说就是需要使用afl编译器来编译目标。
首先，清理所有以前编译的目标文件和可执行文件：
rm -r $HOME/fuzzing_xpdf/install
cd $HOME/fuzzing_xpdf/xpdf-3.02/
make clean
现在将使用afl-clang-fast编译器构建 xpdf ：
export LLVM_CONFIG="llvm-config-11"
CC=$HOME/AFLplusplus/afl-clang-fast CXX=$HOME/AFLplusplus/afl-clang-fast++ ./configure --prefix="$HOME/fuzzing_xpdf/install/"
make
make install
现在可以使用以下命令运行Fuzz：
afl-fuzz -i $HOME/fuzzing_xpdf/pdf_examples/ -o $HOME/fuzzing_xpdf/out/ -s 123 -- $HOME/fuzzing_xpdf/install/bin/pdftotext @@ $HOME/fuzzing_xpdf/output
执行参数说明：
- -i：表示输入文件目录
- -o：表示 AFL++ 将存储变异文件的目录
- -s：表示要使用的静态随机种子（AFL 使用非确定性测试算法，因此两个Fuzz会话永远不会相同。这就是为什么设置固定种子 -s 123的原因。用以保证Fuzz结果和示例相同。）
- @@：是占位符目标的命令行，AFL 将用每个输入文件名替换它
如果收到「Hmm, your system is configured to send core dump notifications to an external utility...」类似的命令，执行以下操作关闭核心转储：
sudo su
echo core >/proc/sys/kernel/core_pattern
exit
几分钟后，应该会看到如下内容：
可以看到红色的uniq crashes值，显示找到的唯一崩溃的数量。可以在$HOME/fuzzing_xpdf/out/目录中找到这些崩溃文件。一旦发现第一个崩溃，就可以使用control+c停止 fuzzer。
什么时候可以停止fuzzer?其中一个指标可以参考cycles done 的数字颜色，依次会出现洋葱红色，黄色，蓝色，绿色，变成绿色时就很难产生新的crash文件了。
复现崩溃和修复漏洞
复现崩溃
在$HOME/fuzzing_xpdf/out/目录中找到崩溃对应的文件。文件名类似于id:000000,sig:11,src:001504+000002,time:924544,op:splice,rep:16
将此文件作为输入传递给 pdftotext 二进制文件（如果提示无法打开文件，将文件名称改为xxx.pdf再尝试）
$HOME/fuzzing_xpdf/install/bin/pdftotext '$HOME/fuzzing_xpdf/out/default/crashes/<your_filename>' $HOME/fuzzing_xpdf/output
它会导致分段错误并导致程序崩溃：
使用 gdb 找出程序因该输入而崩溃的原因
首先，需要使用调试信息重建 Xpdf 以获得符号堆栈跟踪：
rm -r $HOME/fuzzing_xpdf/install
cd $HOME/fuzzing_xpdf/xpdf-3.02/
make clean
CFLAGS="-g -O0" CXXFLAGS="-g -O0" ./configure --prefix="$HOME/fuzzing_xpdf/install/"
make
make install
现在，可以运行 GDB：
gdb --args $HOME/fuzzing_xpdf/install/bin/pdftotext $HOME/fuzzing_xpdf/out/default/crashes/<your_filename> $HOME/fuzzing_xpdf/output
然后，在 GDB 中输入：
run
如果一切顺利，应该会看到以下输出：
然后输入bt以获取栈回溯：
滚动调用堆栈，将看到Parser::getObj方法的许多调用，这些调用似乎表示无限递归，如上图的红框所示。
修复问题
下载4.02版本代码，对比Parser.cc，可以看到此漏洞被修复：
总结
- 通过复现一个漏洞，学习AFL++的基本使用方法，并使用GDB查看crash原因
- 后续还有AFL++Fuzz学习的笔记会同步更新到博客
