# 一、功能介绍

AFL++是一个社区驱动的开源模糊测试工具，它是在原始的American Fuzzy Lop (AFL)的基础上发展起来的。AFL++集成了多种模糊测试技术，提供了一个可扩展的平台，允许研究人员和开发者轻松地添加新的模糊测试策略和技术。它的特点包括：

1. **种子调度**：AFL++采用了AFLFast的调度算法，包括多种策略如`fast`, `coe`, `explore`, `quad`, `lin`, `exploit`等，以及新增的`mmopt`和`rare`策略，以优化测试用例的选择和执行。
2. **变异器**：AFL++在原有的`havoc`和`deterministic`变异器基础上增加了多种变异方式，包括自定义变异器API、Input-To-State变异器和MOpt Mutator，这些变异器可以提高模糊测试的效率和效果。
3. **插桩支持**：AFL++支持多种插桩方式，包括LLVM、GCC、QEMU、Unicornafl和QBDI，以适应不同的测试需求和环境。
4. **绕过障碍**：AFL++集成了如LAF-Intel和RedQueen等技术，这些技术可以帮助模糊测试工具绕过程序中的一些常见障碍，如复杂的字符串和校验和检查。
5. **结构化输入变异**：AFL++支持对结构化输入进行变异，如AFLSmart，它可以利用输入模型来减少生成输入的空间，从而更有效地探索程序中的深层路径。
6. **Custom Mutator API**：AFL++提供了自定义变异器API，允许用户根据自己的需要开发新的变异策略，这对于学术研究和特定场景的测试非常有用。

AFL++的目标是提供一个稳定的基础，使得未来的模糊测试研究可以在此基础上进行，同时也为现有的模糊测试技术提供一个集成的平台。它与原始的AFL相比，做了大量的改进和优化，以适应快速发展的模糊测试领域。

[AFL++项目地址](https://github.com/AFLplusplus/AFLplusplus/releases)

# 二、编译安装

项目推荐使用docker直接pull下来，但由于网络问题，本次示例采用在linux虚拟机上编译安装
```shell
git clone https://github.com/AFLplusplus/AFLplusplus # 克隆项目
sudo apt-get install -y build-essential python3-dev automake cmake git flex bison libglib2.0-dev libpixman-1-dev python3-setuptools cargo libgtk-3-dev #安装依赖环境
# 如果安装依赖环境出现问题，先安装下面的llvm
sudo apt-get install -y lld-14 llvm-14 llvm-14-dev clang-14 || 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
#编译
git clone https://github.com/AFLplusplus/AFLplusplus
cd AFLplusplus
make distrib
sudo make install
```
安装完成后可以在使用afl-fuzz命令测试是否安装成功
![[Pasted image 20241022154707.png]]

# 三、运行示例

### （一） 目标程序的源码
一个栈溢出案例，代码如下，当输入为abcd时会出现崩溃
```c
//test.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>

void vulnerable_function(char *input) 
{
    char buffer[4]; // 定义一个长度为4的字符数组

    // 复制用户输入到buffer中
    strcpy(buffer, input);

    printf("输入内容: %s\n", buffer);
}

int main() 
{
    char user_input[100];

    printf("请输入一串字符（以回车结束）：");
    fgets(user_input, sizeof(user_input), stdin);

    // 移除换行符
    user_input[strcspn(user_input, "\n")] = 0;

    // 检查前四个字符是否是'a', 'b', 'c', 'd'
    if (user_input[0] == 'a' ){
        if( user_input[1] == 'b' ) {
            if (user_input[2] == 'c'){
                if (user_input[3] == 'd'){
                    vulnerable_function(user_input);
                }
            }
        } 
    }

    return 0;
}
```

### （二）模糊测试以及准备工作

在模糊测试前先要进行**源码编译插桩**和**创建语料库**
1. 源码编译插桩:**使用 afl++ 自带的插桩编译器**：afl-gcc
 ![[Pasted image 20241022155353.png]]
 2. 准备语料库:作为程序输入的原始材料,必须有才可以运行,原始材料越好漏洞发现的越快
 ```shell
 ➜  afl echo "abc" >> ./input/seed1
```
3. 开启模糊测试:指定必要的目标文件夹就可以开启模糊测试了
```shell
➜  afl afl-fuzz -i input/ -o output/ ./test
afl-fuzz++4.22a based on afl by Michal Zalewski and a large online community
[+] AFL++ is maintained by Marc "van Hauser" Heuse, Dominik Maier, Andrea Fioraldi and Heiko "hexcoder" Eißfeldt
[+] AFL++ is open source, get it at https://github.com/AFLplusplus/AFLplusplus
[+] NOTE: AFL++ >= v3 has changed defaults and behaviours - see README.md
[+] No -M/-S set, autoconfiguring for "-S default"
[*] Getting to work...
[+] Using exploration-based constant power schedule (EXPLORE)
[+] Enabled testcache with 50 MB
[+] Generating fuzz data with a length of min=1 max=1048576
[*] Checking core_pattern...
[!] WARNING: Could not check CPU scaling governor
[+] You have 16 CPU cores and 2 runnable tasks (utilization: 12%).
[+] Try parallel jobs - see /usr/local/share/doc/afl/fuzzing_in_depth.md#c-using-multiple-cores
[*] Setting up output directories...
[+] Output directory exists but deemed OK to reuse.
[*] Deleting old session data...
[+] Output dir cleanup successful.
[*] Checking CPU core loadout...
[+] Found a free CPU core, try binding to #0.
[*] Validating target binary...
[*] Scanning 'input/'...
[*] Creating hard links for all input files...
[+] Loaded a total of 1 seeds.
[*] Spinning up the fork server...
[!] WARNING: Old fork server model is used by the target, this still works though.
[+] All right - old fork server is up.
[*] No auto-generated dictionary tokens to reuse.
[*] Attempting dry run with 'id:000000,time:0,execs:0,orig:seed1'...
    len = 4, map size = 5, exec speed = 157 us, hash = ad4e684fcf34ff0e
[+] All test cases processed.
[+] Here are some useful stats:

    Test case count : 1 favored, 0 variable, 0 ignored, 1 total
       Bitmap range : 5 to 5 bits (average: 5.00 bits)
        Exec timing : 157 to 157 us (average: 157 us)

[*] No -t option specified, so I'll use an exec timeout of 20 ms.
[+] All set and ready to roll!

            american fuzzy lop ++4.22a {default} (./test) [explore]
┌─ process timing ────────────────────────────────────┬─ overall results ────┐
│        run time : 0 days, 0 hrs, 0 min, 1 sec       │  cycles done : 15    │
│   last new find : 0 days, 0 hrs, 0 min, 1 sec       │ corpus count : 4     │
│last saved crash : 0 days, 0 hrs, 0 min, 1 sec       │saved crashes : 1     │
│ last saved hang : none seen yet                     │  saved hangs : 0     │
├─ cycle progress ─────────────────────┬─ map coverage┴──────────────────────┤
│  now processing : 3.19 (75.0%)       │    map density : 0.01% / 0.01%      │
│  runs timed out : 0 (0.00%)          │ count coverage : 1.00 bits/tuple    │
├─ stage progress ─────────────────────┼─ findings in depth ─────────────────┤
│  now trying : havoc                  │ favored items : 4 (100.00%)         │
│ stage execs : 85/100 (85.00%)        │  new edges on : 4 (100.00%)         │
│ total execs : 10.2k                  │ total crashes : 5 (1 saved)         │
│  exec speed : 8074/sec               │  total tmouts : 0 (0 saved)         │
├─ fuzzing strategy yields ────────────┴─────────────┬─ item geometry ───────┤
│   bit flips : 0/32, 0/31, 0/29                     │    levels : 2         │
│  byte flips : 0/4, 0/3, 0/1                        │   pending : 0         │
│ arithmetics : 0/238, 0/25, 0/0                     │  pend fav : 0         │
│  known ints : 0/23, 0/84, 0/46                     │ own finds : 3         │
│  dictionary : 0/0, 0/0, 0/0, 0/0                   │  imported : 0         │
│havoc/splice : 1/9650, 0/0                          │ stability : 100.00%   │
│py/custom/rq : unused, unused, unused, unused       ├───────────────────────┘
│    trim/eff : n/a, 25.00%                          │          [cpu000: 12%]
└─ strategy: explore ────────── state: started :-) ──┘^C

+++ Testing aborted by user +++
[*] Writing output//default/fastresume.bin ...
[+] Written fastresume.bin with 295308 bytes!
[+] We're done here. Have a nice day!
```
4. `afl-fuzz`: 这是 AFL++ 的核心工具，用于执行模糊测试。AFL++ 是一个强大的模糊测试工具，它通过自动化生成输入数据来测试目标程序，从而发现潜在的安全漏洞或程序崩溃。
5. `-i input/`: 这个选项指定了 AFL++ 用来开始模糊测试的初始输入种子文件的目录。在这里，`input/` 是包含初始输入数据的目录。AFL++ 会基于这些初始输入生成变异后的测试数据。
6. `-o output/`: 这个选项指定了 AFL++ 将输出模糊测试结果的目录。`output/` 目录将包含测试过程中生成的各种数据，比如发现的崩溃或挂起的输入、统计信息等。
7. `./test`: 这是要测试的目标程序。在这个例子中，`./test` 是你要使用 AFL++ 进行模糊测试的可执行文件。AFL++ 会向这个程序提供变异后的输入，观察它的行为（例如，是否会崩溃或触发其他异常行为）。

### （三）验证漏洞

崩溃的输入样本会被保存在output目录下的crashes目录，查看一下，与原先对源码分析的结果一样，也成功使程序崩溃，示例完成
```shell
➜  afl cat output/default/crashes/id:000000,sig:06,src:000000,time:101,execs:789,op:havoc,rep:2
abcdcccccccccccccccccccccccc
➜  afl ./test
请输入一串字符（以回车结束）：abcdcccccccccccccccccccccccc
*** buffer overflow detected ***: terminated
[1]    1456167 IOT instruction  ./test
```

