在基本了解了模糊测试以后,接下来就开始看看一直心心念念的符号执行吧。听群友说这个东西的概念在九几年就有了,算是个老东西,不过 Angr 本身倒是挺新的,看看这个工具能不能有什么收获吧。
按照计划,一方面是 Angr 的使用技巧,另一方面是 Angr 的源代码阅读。不过因为两者的内容都挺多的,所以本篇只写使用技巧部分,如果未来有这样的预订,或许还会有另外一篇。希望以我这种菜鸡水平也能看得懂吧。
Angr
其实并不是真正被运行起来的,它就向一个虚拟机,会读取每一条命令并在虚拟机中模拟该命令的行为。我们类比到更加常用的 z3
库中,每个寄存器都可以相当与 z3
中的一个变量,在模拟执行的过程中,这个变量会被延伸为一个表达式,而当我们成功找到了目标地址之后,通过表达式就可以求解对应的初值应该是什么了。
Angr
被称之为 IR-Based
类的符号执行引擎,他会对输入的二进制重建对应的 CFG ,在完成重建后开始模拟执行。而对于分支语句,就需要分支出两个不同的情况:跳转
和 不跳转
。在一般情况下,这不会引发问题,但是我们可以考虑如下的代码:
循环本身是一个死循环,尽管我们靠自己的思维能够理解,它会在未来的某一个跳出循环,但符号执行引擎却不知道这件事,因此每一次遇到判断跳转都需要进行分叉,最后这个路径就会无限增长,最后把内存挤爆,然后程序崩溃。
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>>> obj
=
project.loader.main_object
>>> obj.plt
{
'strcmp'
:
134513616
,
'printf'
:
134513632
,
'__stack_chk_fail'
:
134513648
,
'puts'
:
134513664
,
'exit'
:
134513680
,
'__libc_start_main'
:
134513696
,
'__isoc99_scanf'
:
134513
712
,
'__gmon_start__'
:
134513728
}
>>> obj.sections
<Regions: [<Unnamed | offset
0x0
, vaddr
0x0
, size
0x0
>, <.interp | offset
0x154
, vaddr
0x8048154
, size
0x13
>, <.note.ABI
-
tag | offset
0x168
, vaddr
0x8048168
, size
0x20
>
, <.note.gnu.build
-
id
| offset
0x188
, vaddr
0x8048188
, size
0x24
>, <.gnu.
hash
| offset
0x1ac
, vaddr
0x80481ac
, size
0x20
>, <.dynsym | offset
0x1cc
, vaddr
0x80481cc
, siz
e
0xa0
>, <.dynstr | offset
0x26c
, vaddr
0x804826c
, size
0x91
>, <.gnu.version | offset
0x2fe
, vaddr
0x80482fe
, size
0x14
>, <.gnu.version_r | offset
0x314
, vaddr
0x804831
4
, size
0x40
>, <.rel.dyn | offset
0x354
, vaddr
0x8048354
, size
0x8
>, <.rel.plt | offset
0x35c
, vaddr
0x804835c
, size
0x38
>, <.init | offset
0x394
, vaddr
0x8048394
, size
0x23
>, <.plt | offset
0x3c0
, vaddr
0x80483c0
, size
0x80
>, <.plt.got | offset
0x440
, vaddr
0x8048440
, size
0x8
>, <.text | offset
0x450
, vaddr
0x8048450
, size
0x4ea2
>, <
.fini | offset
0x52f4
, vaddr
0x804d2f4
, size
0x14
>, <.rodata | offset
0x5308
, vaddr
0x804d308
, size
0x39
>, <.eh_frame_hdr | offset
0x5344
, vaddr
0x804d344
, size
0x3c
>,
<.eh_frame | offset
0x5380
, vaddr
0x804d380
, size
0x110
>, <.init_array | offset
0x5f08
, vaddr
0x804ef08
, size
0x4
>, <.fini_array | offset
0x5f0c
, vaddr
0x804ef0c
, size
0x4
>, <.jcr | offset
0x5f10
, vaddr
0x804ef10
, size
0x4
>, <.dynamic | offset
0x5f14
, vaddr
0x804ef14
, size
0xe8
>, <.got | offset
0x5ffc
, vaddr
0x804effc
, size
0x4
>, <.go
t.plt | offset
0x6000
, vaddr
0x804f000
, size
0x28
>, <.data | offset
0x6028
, vaddr
0x804f028
, size
0x15
>, <.bss | offset
0x603d
, vaddr
0x804f03d
, size
0x3
>, <.comment |
offset
0x603d
, vaddr
0x0
, size
0x34
>, <.shstrtab | offset
0x67fa
, vaddr
0x0
, size
0x10a
>, <.symtab | offset
0x6074
, vaddr
0x0
, size
0x4d0
>, <.strtab | offset
0x6544
, va
ddr
0x0
, size
0x2b6
>]>
我们知道,在一般情况下,加载程序都会将 auto_load_libs
置为 False
,这是因为如果将外部库一并加载,那么 Angr
就也会跟着一起去分析那些库了,这对性能的消耗是比较大的。
而对于一些比较常规的函数,比如说 malloc
、printf
、strcpy
等,Angr
内置了一些替代函数去 hook 这些系统库函数,因此即便不去加载 libc.so.6
,也能保证分析的正确性。这部分内容接下来会另说。
我们知道,加载一个二进制程序只是符号执行能够开始的第一步,为了实现符号执行,我们还需要为这个二进制程序去构建符号、执行流等操作。这些操作会由 Angr
帮我们完成,而它也提供一些方法能够让我们获取到它构造的一些细节。
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>>> project.factory.block(project.entry)
<Block
for
0x8048450
,
33
bytes>
>>> project.factory.block(project.entry).pp()
_start:
8048450
xor ebp, ebp
8048452
pop esi
8048453
mov ecx, esp
8048455
and
esp,
0xfffffff0
8048458
push eax
8048459
push esp
804845a
push edx
804845b
push __libc_csu_fini
8048460
push __libc_csu_init
8048465
push ecx
8048466
push esi
8048467
push main
804846c
call __libc_start_main
>>> project.factory.block(project.entry).instruction_addrs
(
134513744
,
134513746
,
134513747
,
134513749
,
134513752
,
134513753
,
134513754
,
134513755
,
134513760
,
134513765
,
134513766
,
134513767
,
134513772
)
可以看出 Angr
用 call
指令作为一个基本块的结尾。在 Angr
中,它所识别的基本块和 IDA 里看见的 CFG 有些许不同,它会把所有的跳转都尽可能的当作一个基本块的结尾。
通过 state.regs.eip
可以看出,所有的寄存器都会替换为一个符号。该符号可以由模块自行推算,也可以人为的进行更改。也正因如此,Angr
能够通过条件约束对符号的值进行解方程,从而去计算输入,比如说:
这些构造函数都能通过参数 addr
来指定初始时的 rip/eip
地址。而 call_state
可以用这种方式来构造传参:call_state(addr, arg1, arg2, ...)
因此如果程序中调用了这部分函数,默认情况下就会由 angr.procedures.libc
中实现的函数进行接管。但是请务必注意,官方文档中也有提及,一部分函数的实现并不完善,比如说对 scanf
的格式化字符串支持并不是很好,因此有的时候需要自己编写函数来 hook 它。