内核漏洞挖掘技术系列(4)——syzkaller(2)

2019-05-15 约 3517 字 预计阅读 8 分钟

声明:本文 【内核漏洞挖掘技术系列(4)——syzkaller(2)】 由作者 houjingyi 于 2019-05-15 09:30:00 首发 先知社区 曾经 浏览数 25 次

感谢 houjingyi 的辛苦付出!

这是内核漏洞挖掘技术系列的第六篇。
第一篇:内核漏洞挖掘技术系列(1)——trinity
第二篇:内核漏洞挖掘技术系列(2)——bochspwn
第三篇:内核漏洞挖掘技术系列(3)——bochspwn-reloaded(1)
第四篇:内核漏洞挖掘技术系列(3)——bochspwn-reloaded(2)
第五篇:内核漏洞挖掘技术系列(4)——syzkaller(1)

前言

在上一篇文章中我们简单聊了聊syzkaller的整体架构和如何人工更新系统调用模板,这些系统调用模板通过syz-extract和syz-sysgen翻译成syzkaller使用的代码。在这篇文章中我们就来看看这个过程。系统调用模板大概是下面这样的形式。在继续阅读之前希望读者能自己实践掌握系统调用模板的语法,文章中就不再赘述。

syscallname "(" [arg ["," arg]*] ")" [type]
arg = argname type
argname = identifier
type = typename [ "[" type-options "]" ]
typename = "const" | "intN" | "intptr" | "flags" | "array" | "ptr" |
            "buffer" | "string" | "strconst" | "filename" | "len" |
            "bytesize" | "bytesizeN" | "bitsize" | "vma" | "proc"
type-options = [type-opt ["," type-opt]]

pkg目录下的compiler.go中的注释写到编译分为下面几个步骤。
1.对我们写的系统调用模板文件调用ast.Parse,将其解析成AST(Abstract Syntax Tree,抽象语法树)。
2.调用ExtractConsts返回一组常量标识符。
3.使用syz-extract得到常量和值一一对应的.const文件。
4.使用syz-sysgen编译AST和常量值,并返回包含生成的prog对象的Prog。
4.1.assignSyscallNumbers:分配系统调用号,检测不受支持的系统调用并丢弃
4.2.patchConsts:将AST中的常量patch成对应的值
4.3.check:对AST进行语义检查
4.4.genSyscalls:从AST生成prog对象

ast.Parse

在Parse函数中调用了parseTopRecover函数解析出节点加入到top中,并且会在struct前后加上空行,移除重复的空行。

parseTopRecover函数中主要调用了parseTop函数。

parseTop函数根据标识符的类型调用不同的函数处理。

限于篇幅原因,不可能一个类型一个类型给大家讲解,有兴趣可以自行阅读源码。

ExtractConsts

ExtractConsts函数主要调用了Compile函数。

Compile函数中首先调用的是createCompiler函数。在syscall_descriptions_syntax.md中可以看到syzkaller内建的一些别名和模板,在createCompiler函数中对它们进行了初始化。



接下来调用typecheck函数分别调用checkDirectives,checkNames,checkFields,checkTypedefs,checkTypes这五个函数进行一些检查。对于可能出现的错误可以对照consts_errors.txt,errors.txt和errors2.txt中给出的例子。限于篇幅原因,不再展开。检查之后调用了extractConsts函数,extractConsts函数返回提取const值所需的文本常量和其他信息的列表,列表的定义如下,内容分别为常量(consts),定义(defines),包含头文件数组(includeArray),包含目录数组(incdirArray)。

提取包含目录:

提取包含头文件:

提取定义之后把定义的name作为常量:

给系统调用名添加前缀之后作为常量(linux是__NR_):

对于call,struct,resource等等类型提取参数中的常量:

提取struct类型size中的常量:

最后提取flag和resource中的常量:

syz-extract

在syz-extract文件夹下除了extract.go还有对应不同操作系统的go文件,我们仍然以linux.go为例。使用syz-extract需要指定目标操作系统,源代码目录和架构。当不使用arch参数指定架构时,默认会生成所有的架构。
./syz-extract -os linux -sourcedir "/home/hjy/Desktop/linux-4.8.1" -arch amd64
在extract.go的main函数中,首先调用archFileList函数得到我们编写的系统调用模板文件和相应的架构的配置。


然后调用了对应extractor的prepare函数。linux.go中首先检查是否设置了sourcedir源代码目录,如果设置build参数表示重新生成特定架构的内核头文件于是make mrproper清理;如果没有设置build参数则不能指定多个架构。

然后分别对Arch和File调用processArch函数和processFile函数处理。

在processArch函数中调用上一篇文章分析的ExtractConsts函数提取出常量标识符。

将文件名和对应的常量标识符信息发给Channel之后就可以调用processFile函数了。比如当指定架构为amd64时,输入文件名inname如果是sys/linux/binder.txt,那么输出文件名outname就是sys/linux/binder_amd64.const了。其中又调用了对应extractor的processFile函数。

linux.go中processFile函数主要调用了extract函数。

extract函数中首先调用了compile函数。compile函数中cc是gcc,args是传给gcc的参数,data主要是常量标识符信息。


在compile函数中,首先用指定的srcTemplate模板将数据解析成源代码。

例如ipc.txt解析之后的结果如下。

然后编译成二进制文件。

在extract函数中如果第一次调用compile函数出现错误,这可能是因为有些常量和系统调用编号在一些架构上没有定义。从输出中找到这些没有定义的常量,不把它们加入到data中,然后尝试再次调用compile函数。

我们可以看到在代码中将vals数组中的每个成员都以unsigned long long的格式输出,所以运行编译好的二进制文件就得到了每个常量对应的值。

在extract函数返回之后还要对mmap系统调用做下处理。i386/arm架构上的mmap被转换为old_mmap,我们将其修复为mmap2。

在pkg/csource中也做了同样的处理。

我们返回到extract.go中的processFile函数,在得到extractor的processFile函数返回的值之后,调用SerializeConsts函数将其序列化为常量=值的形式,最后写到文件。


syz-sysgen

syz-sysgen先创建文件夹gen用来存放生成的go文件,然后从.txt文件中提取出AST,从.const文件中提取出常量,调用Compile函数。

首先调用的是assignSyscallNumbers函数,assignSyscallNumbers函数分配系统调用号,检测不受支持的系统调用并丢弃。

接着调用patchConsts函数将AST中的常量patch成对应的值。

然后调用check函数对AST进行语义检查,最后调用genSyscalls函数。genSyscalls函数中主要是调用了genSyscall函数,然后按照系统调用名排序。

在genSyscall函数中调用genType函数生成返回值,调用genFieldArray函数生成每个参数。

在genType函数和genFieldArray函数中都主要是调用不同类型的Gen函数生成返回值。

同时,返回的prog对象中调用genResources函数生成资源,genStructDescs函数生成结构体的描述。

回到sysgen.go之后再调用generate函数把它们输出到io.Writer中,然后写入gen文件夹下对应架构的.go文件。

在go语言中init函数会在每个包完成初始化后自动执行,并且执行优先级比main函数高,所以这里RegisterTarget函数在初始化后就执行了。

接下来在writeExecutorSyscalls函数中,将一些配置写入executor\defs.h文件,将系统调用名和对应的系统调用号写入executor\syscalls.h文件。


总结

这篇文章我们大致分析了编写的系统调用模板被编译的过程,可以理解成syzkaller实现了一种描述系统调用的小型的编程语言。接下来我们将分析fuzz的过程,crash复现,Generate和Mutate策略等话题。

关键词:[‘安全技术’, ‘二进制安全’]


author

旭达网络

旭达网络技术博客,曾记录各种技术问题,一贴搞定.
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