AFL工具使用实践：以libtiff为例的模糊测试指南

1. 环境准备

1.1 目标程序准备

首先下载并编译libtiff库作为测试目标：

mkdir libtiff
cd libtiff
wget http://download.osgeo.org/libtiff/tiff-4.0.9.tar.gz
tar zxvf tiff-4.0.9.tar.gz
cd tiff-4.0.9

1.2 AFL编译器设置

设置环境变量使用AFL的编译器：

export CC=afl-gcc
export CXX=afl-g++

1.3 编译目标程序

./configure --disable-shared
make
cd ..

2. 测试用例准备

2.1 创建输入输出目录

mkdir input output

2.2 获取测试用例

从AFL测试用例库中获取TIFF相关测试用例：

cp ../AFL/testcases/tiff/edges-only/images/* input

3. 核心模糊测试

3.1 设置核心转储

sudo su
echo core >/proc/sys/kernel/core_pattern

3.2 启动模糊测试

afl-fuzz -i input -o output ./tiff-4.0.9/tools/tiff2rgba -a @@

4. 语料库优化

4.1 语料库蒸馏(cmin)

移除执行相同代码路径的输入文件：

afl-cmin -i input -o output -- ./tiff-4.0.9/tools/tiff2rgba -a @@

4.2 测试用例最小化(tmin)

减小单个输入文件的大小：

afl-tmin -i ./input/id:000001,src:000000,op:flip1,pos:0,+cov.tif -o output_file -- ./tiff-4.0.9/tools/tiff2rgba -a @@

5. 执行路径分析

使用showmap跟踪单个输入的执行路径：

afl-showmap -m none -o /dev/null -- ./tiff-4.0.9/tools/tiff2rgba ./input/id:000001,src:000000,op:flip1,pos:0,+cov.tif out.png

6. 持久化测试会话

使用screen保持模糊测试会话：

sudo apt install screen
screen afl-fuzz -i input -o output ./tiff-4.0.9/tools/tiff2rgba -a @@

命名screen会话：

screen -S fuzzer1
afl-fuzz -i testcase_dir -o findings_dir /path/to/program [params] @@
[detached from 6999.fuzzer1]
screen -r fuzzer1

7. 并行模糊测试

7.1 查看CPU核心数

cat /proc/cpuinfo | grep "cpu cores" | uniq

7.2 启动并行fuzzer

主fuzzer：

screen afl-fuzz -i input -o output -M fuzzer1 -- ./tiff-4.0.9/tools/tiff2rgba -a @@

从属fuzzer：

screen afl-fuzz -i input -o output -S fuzzer2 -- ./tiff-4.0.9/tools/tiff2rgba -a @@

8. 结果分析工具

8.1 状态查看(whatsup)

afl-whatsup output/fuzzer1/crashes

8.2 图形化展示(plot)

安装gnuplot：

apt-get install gnuplot

生成图表：

afl-plot ./output ./dir

8.3 崩溃分析(collect)

安装必要工具：

git clone https://github.com/rc0r/exploitable
sudo python setup.py install
git clone https://github.com/rc0r/afl-utils
sudo python setup.py install

执行崩溃分析：

afl-collect -d crashes.db -e gdb_script -r -rr ./output ./input -j 8 -- ././tiff-4.0.9/tools/tiff2rgba

注意：如果遇到Python2的which问题，可以自定义which函数：

def which(program):
    # 查找程序在系统中的路径
    for path in os.environ["PATH"].split(os.pathsep):
        exe_file = os.path.join(path, program)
        if os.path.isfile(exe_file) and os.access(exe_file, os.X_OK):
            return exe_file
    return None

并修改源代码中的which调用：

gdb_binary = which("gdb")

9. 关键注意事项

1. 编译目标程序时务必使用AFL的编译器(afl-gcc/afl-g++)
2. 模糊测试前需要正确设置核心转储模式
3. 并行测试时，主fuzzer(-M)和从属fuzzer(-S)需要同步目录
4. 长时间运行的模糊测试建议使用screen保持会话
5. 定期使用cmin和tmin优化测试用例集
6. 分析结果时结合多种工具(whatsup, plot, collect)获取全面信息