wtf (https://github.com/0vercl0k/wtf) 是一種分布式、代碼覆蓋引導、可定制、基于快照的跨平臺模糊器，設計用于 fuzz 在 Microsoft Windows 平臺上運行的用戶模式或內核模式的目標。
在日常的 fuzz 的工作中，通常我們都需要先大致分析目標軟件，然后對其輸入點構造 harness，才可以使用工具對 harness 進行 fuzz，從而發現目標軟件的潛在漏洞。構造 harness 不是一件容易的事情，這取決于安全研究人員分析解構目標軟件的程度，除此之外，在部分軟件中，只有進行完整的、復雜的初始化操作和預設，才能保證 harness 調用的輸入點函數能夠正常運行。
針對這一問題，基于快照的 fuzz 工具 wtf 吸引了我的注意；我們可以對正常運行的目標軟件打下內存快照，然后對該內存快照進行 fuzz，這種方式可以不必編寫 harness，并在一定程度上減少分析目標軟件的成本。
(資料圖片)
本文從基于快照這一個特性出發，介紹 wtf 工具的基礎使用和注意事項。
本文實驗環境：
Windows 10 x64 專業版Visual Studio 2019WinDBGProxmoxVE 7.2-31. wtf概要
在 github 上可以訪問 wtf 的源碼和 README(https://github.com/0vercl0k/wtf)：
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作者提供了 4 篇使用 wtf 進行 fuzz 的實操文章：
Building a new snapshot fuzzer & fuzzing IDAFuzzing Modern UDP Game Protocols With Snapshot-based FuzzersFuzzing RDPEGFX with "what the fuzz"A Journey to Network Protocol Fuzzing – Dissecting Microsoft IMAP Client Protocol其中第一篇針對 IDA 的 fuzz，也是作者開發 wtf 的初衷，其中講訴了 wtf 的開發歷程并介紹了 wtf 的實現原理。
通過以上文章，了解到使用 wtf 進行 fuzz 可以大致分為 3 個步驟：
1. 遠程調試目標程序，并在合適的位置打下系統內存快照2. 為內存快照編寫 wtf 的 fuzz 模塊/插件(也稱為 harness)3. 編譯并啟動 wtf 進行 fuzz
為了方便下文敘述，這里先介紹如何源碼編譯 wtf。wtf 使用 ninja 進行構建，首先我們下載 ninja(https://ninja-build.org/) 并添加到環境變量PATH中，隨后從 github 下載 wtf 源碼，打開 Visual Studio 的 x64 位開發者命令行工具(vs2019:x64 Native Tools Command Prompt for VS 2019):
# 進入 wtf 的 build 目錄$ cd C:\Users\john\Desktop\wtf-0.4\src\build# 執行 bat 腳本$ .\build-release.bat
執行如下：
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編譯成功后，會在build目錄下生成wtf.exe文件，該二進制文件將支撐我們全部的 fuzz 流程。
2. fuzz hevdwtf 提供了完整的測試用例 hevd / tlv_server，能夠幫助我們快速上手 wtf，這里我們以 hevd 為例進行介紹；hevd(HackSys Extreme Vulnerable Windows Driver)是 Windows 內核驅動漏洞靶場(https://github.com/hacksysteam/HackSysExtremeVulnerableDriver)，以幫助安全研究員學習漏洞原理。
首先第一步是創建 hevd 運行時的系統內存快照，作者已經提供好了https://github.com/0vercl0k/wtf/releases/download/v0.4/target-hevd.7z，下載解壓后如下：
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第二步是編寫 hevd 的 wtf fuzz 模塊/插件，其插件代碼屬于 wtf 源碼的一部分，在其中需要定義如何對快照進行初始化，如何向快照注入測試用例等操作，同樣作者也提供了https://github.com/0vercl0k/wtf/blob/main/src/wtf/fuzzer_hevd.cc，如下：
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通過build-release.bat重新編譯 wtf 以添加 hevd 插件，target-hevd已經準備好了工作目錄，如下：
$ tree target-hevdtarget-hevd├── inputs 輸入/測試用例/樣本種子文件├── outputs 輸出/wtf發現的可產生不同的路徑的測試用例├── coverage 覆蓋率文件夾├── crashes 保存觸發 crash 的測試用例└── state 快照文件夾，包含內存dump(`mem.dmp`)和CPU狀態`regs.json`$ hexdump -C target-hevd/inputs/ioctl.bin 00000000 3b 20 22 00 |; ".|00000004
隨后便可以使用wtf.exe進行 fuzz，wtf 的 fuzz 分為 server 節點和 fuzz 節點，服務器節點負責聚合代碼覆蓋率、語料庫，生成測試用例并將其分發給客戶端，fuzz 節點運行由服務器生成和分發的測試用例，并將結果傳回服務器(代碼覆蓋率/結果等)。
$ cd C:\Users\john\Desktop\wtf-0.4\src\build# 首先啟動 server 節點# master 指定為 server 節點# --name 指定插件模塊為 hevd# --max_len 設置最大測試用例長度# --runs 設置生成測試用例的個數# --target 設置工作目錄$ .\wtf.exe master --name hevd --max_len=1028 --runs=10000000 --target C:\Users\john\Desktop\target-hevd# 再啟動一個 fuzz 節點# fuzz 指定為 fuzz 節點# --backend 指定執行后端為 bochscpu(還支持 whv/kvm)$ .\wtf.exe fuzz --name hevd --backend=bochscpu --target C:\Users\john\Desktop\target-hevd
執行如下：
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運行一段時間后我們將收獲 crash，本文這里不進行擴展分析。
3. demo程序target-hevd示例能夠讓我們快速的上手 wtf，現在我們提供個 demo 程序以便完整的學習 wtf 的基本使用，編寫 demo 程序如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include
在main()函數的起始位置，我們設置了一個ready標志等待用戶輸入一個字符后，再執行真正代碼邏輯，這樣可以方便我們后續調試該程序進行快照操作；隨后 demo 程序接收用戶輸入的字符串，將該字符串傳入核心函數fuzzme()進行處理，在該函數中將逐字節檢查用戶輸入是否等于test，滿足條件后若第 5 個字節為1，則手動觸發空指針訪問異常，若第 5 個字節為2，則手動觸發 GS cookie 異常，其他則調用printf()輸出。
我們將該 demo 程序編譯為wtf_test.exe，接下來的目標則是使用 wtf 對該二進制程序的fuzzme()函數進行 fuzz，找到其中的兩個異常錯誤；同樣按照上文的三大步進行。
4. 內存快照首先我們需要搭建雙機調試環境來獲取二進制運行時的內存快照，官方推薦使用 hyper-v 虛擬機作為執行環境，我這里使用 ProxmoxVE 虛擬機環境也一樣；運行的虛擬機(debuggee)使用 1C4G 的配置，調試主機(debugger)的環境不做要求，需要注意一點，由于打內存快照涉及到大量的數據通信，雙機調試一定要使用網絡調試進行，實驗環境搭建如下：
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在debuggee上使用命令開啟 powershell 配置網絡雙機調試如下：
# 開啟 debug$ bcdedit /debug on# 設置網絡調試參數# 設置 debugger 的 ip 地址為 10.0.25.191# 設置被調試機的端口為 50000# 設置被調試機的連接密碼為 p.a.s.s$ bcdedit /dbgsettings NET HOSTIP:10.0.25.191 PORT:50000 KEY:p.a.s.s# 查看調試配置$ bcdedit /dbgsettings
除此之外，我們還需要關閉 Windows 的 KVA(Kernel Virtual Address) shadow 功能，否則 wtf 執行快照時將出現內存分頁錯誤的問題，可以使用作者提供的腳本(https://github.com/0vercl0k/wtf/blob/main/scripts/disable-kva.cmd)進行關閉：
REM To disable mitigations for CVE-2017-5715 (Spectre Variant 2) and CVE-2017-5754 (Meltdown)REM https://support.microsoft.com/en-us/help/4072698/windows-server-speculative-execution-side-channel-vulnerabilitiesreg add "HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Memory Management" /v FeatureSettingsOverride /t REG_DWORD /d 3 /freg add "HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Memory Management" /v FeatureSettingsOverrideMask /t REG_DWORD /d 3 /f
如果關閉 KVA shadow 后若還出現內存分頁錯誤，可嘗試使用https://github.com/0vercl0k/lockmem 對內存進行鎖定再進行快照。
隨后使用debugger使用 WinDBG 網絡調試連接debuggee，隨后在debuggee上執行wtf_test.exe程序，在 WinDBG 中進入目標進程空間如下：
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此時，我們需要選擇一個「合適」的內存快照位置，因為 wtf 將會以該快照作為起始運行狀態，在wtf_test.exe中，我們的目標函數是fuzzme()，所以我們在fuzzme()函數入口打下斷點，并在wtf_test.exe程序中分別輸入g和1234以運行到斷點處，如下：
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隨后我們使用 WinDBG 的插件 bdump (https://github.com/yrp604/bdump)對此刻的運行狀態進行快照：
# 加載 bdump.js 腳本kd> .scriptload C:\Users\john\Desktop\bdump\bdump.js# 打下內存快照，保存在 state 文件夾中kd> !bdump_active_kernel "C:\\Users\\john\\Desktop\\state"
執行如下：
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在本文的實驗環境下，打內存快照大約需要 40 min。
5. 編寫wtf插件隨后我們為 demo 程序編寫 wtf 的插件，我們可以以https://github.com/0vercl0k/wtf/blob/main/src/wtf/fuzzer_hevd.cc作為模板進行改寫。
插件主要需要實現Init()和InsertTestcase()兩個函數，wtf 加載內存快照后，將停留在我們打下斷點/打下快照的位置，然后首先調用一次插件的Init()函數，在該函數中一般定義了：1.快照運行到何處停止、2.如何處理異常錯誤、3.如何處理IO 等操作，完成初始化操作后，隨后將在每次執行快照前，調用InsertTestcase()函數注入測試用例。
編寫 demo 的 wtf 插件如下：
#include "backend.h"#include "targets.h"#include "crash_detection_umode.h"#include
需要注意的是，由于快照不具備 IO 訪問能力，發生 IO 操作時 wtf 無法正確處理，所以我們應該盡量選擇一個「合適」的快照點；對于無法避免的 IO 操作，我們可以采用 patch 的方式修改邏輯，如 demo 程序中的printf()函數調用，我們在Init()中進行 patch，不會執行真正的printf()功能。
通過build-release.bat重新編譯 wtf 以添加 demo 插件。
6. fuzz demo首先我們準備好工作目錄如下，其中state目錄就是我們上文打下的內存快照：
$ tree workdirworkdir├── inputs├── outputs├── coverage├── crashes└── state$ cat workdir/inputs/1.txt1234
在進行 fuzz 之前，我們先使用 wtf 的run子命令，檢查內存快照和插件是否正確運行：
$ cd C:\Users\john\Desktop\wtf-0.4\src\build# 指定為 run 子命令# --name 指定插件模塊為 demo# --state 指定內存快照文件夾# --backend 指定執行后端為 bochscpu# --input 指定輸入文件$ .\wtf.exe run --name demo --state C:\Users\john\Desktop\workdir\state\ --backend=bochscpu --input C:\Users\john\Desktop\workdir\inputs\1.txt
執行如下：
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如果不能按預期執行，可以使用run命令生成路徑覆蓋，隨后根據執行路徑分析問題，下文我們將介紹在 wtf 如何獲取路徑覆蓋。
隨后我們便可以對其進行 fuzz：
$ cd C:\Users\john\Desktop\wtf-0.4\src\build# 啟動 server 節點$ .\wtf.exe master --name demo --max_len=6 --runs=10000000 --target C:\Users\john\Desktop\workdir# 啟動一個 fuzz 節點$ .\wtf.exe fuzz --name demo --backend=bochscpu --target C:\Users\john\Desktop\workdir
啟動執行 2min 即可獲得 crash 如下：
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其 crash 文件如下，順序尋找到我們埋在 demo 程序中的兩個異常錯誤：
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7. 覆蓋率使用 wtf 的run子命令還可以生成路徑覆蓋，配合 IDA 以及 lighthouse 插件可以幫助我們排查 fuzz 問題和衡量 fuzz 的質量，如下：
$ cd C:\Users\john\Desktop\wtf-0.4\src\build# 指定為 run 子命令# --trace-path 設置覆蓋率輸出文件夾# --trace-type 設置路徑類型為 cov$ .\wtf.exe run --name demo --state C:\Users\john\Desktop\workdir\state\ --backend=bochscpu --input C:\Users\john\Desktop\workdir\inputs\1.txt --trace-path=C:\Users\john\Desktop\workdir\coverage --trace-type=cov
執行完畢后將在C:\Users\john\Desktop\workdir\coverage下生成1.txt.trace文件，該文件沒有符號化不能直接使用，使用作者提供的工具 symbolizer(https://github.com/0vercl0k/symbolizer) 對其進行符號化處理：
$ cd C:\Users\john\Desktop\workdir\coverage# --input 指定輸入文件# --crash-dump 指定內存快照文件# -o 設置輸出文件# --style 指定符號化類型$ C:\Users\john\Desktop\symbolizer\symbolizer.exe --input .\1.txt.trace --crash-dump C:\Users\john\Desktop\workdir\state\mem.dmp -o cov.txt --style modoff
執行完畢后，將在指定目錄下生成符號化的路徑覆蓋文件cov.txt，如下：
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隨后在 IDA 中加載wtf_test.exe文件，并使用 lighthouse 插件加載覆蓋率文件如下：
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8. References[1]https://github.com/0vercl0k/wtf
[2]https://github.com/0vercl0k/wtf/issues/14
[3]https://github.com/0vercl0k/lockmem[4]https://github.com/0vercl0k/symbolizer
[5]https://github.com/yrp604/bdump
[6]https://msrc.microsoft.com/blog/2018/03/kva-shadow-mitigating-meltdown-on-windows/
[7]https://blog.ret2.io/2021/07/21/wtf-snapshot-fuzzing/
標簽：
