Автоматический поиск уязвимостей в программах без исходных текстов … или введение в фаззинг

Различные подходы к поиску уязвимостей
- Метод «белого ящика»
Обычно, поиск уязвимостей по исходным текстам.
- Метод «чёрного (серого) ящика»
Поиск уязвимостей без исходных текстов, с применением реверс-инжиниринга или без него

К чему применим фаззинг
Сетевые протоколы
Уязвимости при обработке файлов
Драйверы режима ядра
Различные интерфейсы (RPC, ActiveX компоненты)
Многое другое

Идеальный фаззер
Обеспечивает полное покрытие кода исследуемого приложения
Требует для своей работы количество ресурсов, не ставящее под сомнение саму целесообразность проведения фаззинга
Регистрирует любые аномалии в процессе исполнения исследуемого приложения
Обеспечивает линейную масштабируемость
Не существует

Этапы фаззинга
Анализ исследуемого приложения, разработка фаззера (опционально)
Генерация данных
Собственно, фаззинг
Анализ результатов

Генерация данных
- С использованием шаблонов
Наиболее эффективный подход, но сложный и долгий в плане реализации
- На основе уже имеющихся данных
Простота, но с сомнительной эффективностью при реализации «в лоб»
На самом деле, предпочтителен промежуточный подход

Подготовка к фаззингу

Генерация данных
- Совсем тупо: MutateGen и архивы
- Немного лучше: StgOpenStorageEx() и Visio
- Почти хорошо: Peach и HTTP протокол

Анализ покрытия кода
- Позволяет выявить, какие ветви алгоритма приложения исполнялись в процессе фаззинга
- Выбор более подходящих исходных данных для мутационного фаззинга
- Оценка эффективности фаззинга (чем больше покрытие кода – тем лучше)

Реализация фаззинга
Сетевые протоколы с множеством состояний?

Реализация фаззинга
IOCTL запросы к драйверам?

Анализ результатов
Мониторинг исключений
[+] DLL injected into the target process 8032
[+] Exit on first #AV: Yes
ModuleInit(): From process 'VISIO.EXE' (PID: 8032)
[!] EXCEPTION OCCURS:STATUS_ACCESS_VIOLATION at 0x56807161 Access type: Read
Address: 0x00000102EAX=0x00000000 EBX=0x05366338 ECX=0x00000001 EDX=0x773270b4ESI=0x0536643a EDI=0x00000000 EBP=0x0012a244

Анализ результатов
Аварийные дампы
The stored exception information can be accessed via .ecxr.
(26dc.178c): Access violation - code c0000005 (first/second chance not available)
eax=00000700 ebx=02bf0d78 ecx=002590c4 edx=02bf0d38 esi=02bf0d38 edi=002593d8
eip=773270b4 esp=00259098 ebp=002590a8 iopl=0 nv up ei pl zr na pe nc
*** ERROR: Symbol file could not be found. Defaulted to export symbols for VISLIB.DLL -
VISLIB!Ordinal1+0xb18e2:
565cf57d 8b4111 mov eax,dword ptr [ecx+11h] ds:0023:00000011=????????
ntdll!KiFastSystemCallRet:
773270b4 c3 ret
773270b5 8da42400000000 lea esp,[esp]
773270bc 8d642400 lea esp,[esp]
ntdll!KiIntSystemCall:
773270c0 8d542408 lea edx,[esp+8]
773270c4 cd2e int 2Eh
773270c6 c3 ret
773270c7 90 nop
ntdll!RtlRaiseException:
773270c8 55 push ebp
*** Stack trace for last set context - .thread/.cxr resets it
ChildEBP RetAddr Args to Child
WARNING: Stack unwind information not available. Following frames may be wrong.
0025a01c 565cf608 00000001 00000000 00000000 VISLIB!Ordinal1+0xb18e2

Анализ результатов
Отладчик и !exploitable
[+] Analyzing "_minidumps\0xC0000005_0x565CF57D_19.05_04.37.29.DMP"
[+] Faulting file: 000026ac.vsd
[+] Exception 0xc0000005 at address VISLIB.dll+bf57d
[+] Main module version: 12.0.6211.1000, fault module version: 12.0.6211.1000
Exploitability Classification: PROBABLY_EXPLOITABLE
Recommended Bug Title: Probably Exploitable - Data from Faulting Address controls subsequent Write Address starting at VISLIB!Ordinal1+0x00000000000b18e2 (Hash=0x5502736d.0x39521d59)
The data from the faulting address is later used as the target for a later write.
[+] Analyzing "_minidumps\0xC0000005_0x56807161_19.05_04.37.43.DMP"
[+] Faulting file: 0000a4e6.vsd
[+] Exception 0xc0000005 at address VISLIB.dll+2f7161
[+] Main module version: 12.0.6211.1000, fault module version: 12.0.6211.1000
*** ERROR: Module load completed but symbols could not be loaded for VISIO.EXE
Exploitability Classification: PROBABLY_NOT_EXPLOITABLE
Recommended Bug Title: Read Access Violation near NULL starting at VISLIB!DllCanUnloadNow+0x0000000000233971 (Hash=0x6b3b041d.0x544a027a)
This is a user mode read access violation near null, and is probably not exploitable.

Проблемы фаззинга
- Уязвимости в архитектуре
Сложно предугадать, где найдёшь следующую
- В результате фаззинга не всегда происходит падение
Особенно при pool corruption
- Не все найденные уязвимости эксплуатабельны
А ведь уникальных воспроизводимых падений может быть сотни и тысячи!

Taint Analysis
- «Продвинутый» динамический анализ кода
- Позволяет сопоставить конкретные инструкции трассы исполнения с входными данными, которые обрабатывает исследуемая программа.

Taint Analysis и фаззинг
- Выявление участков входных данных (файла), которые не обрабатываются программой
Сокращение количества сгенерированных данных и как следствие – времени фаззинга
- Корректировка алгоритма генерации данных в процессе фаззинга
Увеличение покрытия кода (повышение эффективности фаззинга)

Taint Analysis и фаззинг
Возможная схема реализации

Ошибки исследователей
- Зацикленность на публичных инструментах
Общеизвестное не обязательно лучшее, иногда проще написать свой фаззер
- Погоня за универсальностью
Менее универсальный фаззер может являться более эффективным для частных случаев
- Оторванность от задач реальной жизни
«Крутой» и концептуальный инструмент не всегда удобен и оправдан в практическом применении

Ошибки исследователей
- Неадекватная оценка ресурсов и трудозатрат
Вам дороже своё рабочее время, или машинное?
- А нужен ли вам вообще фаззинг?
Может, проще найти уязвимость вручную?