WindRanger&BeaconFuzz
WindRanger 是一个基于 BeaconFuzz 算法的定向模糊测试工具，发表于 ICSE 2022，旨在高效引导模糊测试到达目标代码（如漏洞触发点）。其核心创新是 BeaconFuzz 策略，通过动态识别关键代码块（Beacon）来优化路径探索。
1. WindRanger 概述
1.1 是什么？
- WindRanger 是一个灰盒（Greybox）定向模糊测试工具，基于 AFL++ 改进，专门用于快速触发特定代码位置（如已知漏洞点）。
- 主要用途：
- 漏洞复现（如 CVE 测试）
- 补丁验证（检查修复是否有效）
- 关键代码覆盖测试
1.2 核心优势
| 对比对象 | 传统定向模糊测试（如 AFLGo） | WindRanger |
|---|---|---|
| 引导方式 | 静态控制流距离（固定优先级） | 动态 Beacon 识别（自适应优化） |
| 路径探索 | 容易陷入局部最优（长路径依赖） | 通过 Beacon 发现“捷径” |
| 效率 | 较慢（需大量变异） | 更快收敛到目标 |
2. BeaconFuzz：WindRanger 的核心算法
2.1 BeaconFuzz 的核心思想
BeaconFuzz 的核心是 Deviation Basic Blocks（偏离基本块，即 Beacon），它通过以下方式优化模糊测试：
- 静态分析阶段：
- 识别程序中能显著缩短到目标代码距离的分支（即 Beacon 块）。
- 例如：
if (x > 100)的分支比else分支更接近目标，则x > 100被标记为 Beacon。
- 动态执行阶段：
- 优先变异那些能触发 Beacon 块的输入，快速逼近目标。
2.2 BeaconFuzz 的工作流程
（1）静态分析（由 cbi 工具完成）
- 输入：
- 目标程序的 LLVM 字节码（
.bc文件） - 用户指定的目标代码行（如
decompile.c:398）
- 目标程序的 LLVM 字节码（
- 步骤：
- 构建控制流图（CFG）：分析程序的基本块（Basic Block）和跳转关系。
- 计算静态距离：对每个基本块，计算其到目标代码的最短路径步数。
- 识别 Beacon 块：标记能显著缩短距离的关键分支（如
if-else中的某个分支）。
（2）动态模糊测试（由改进的 afl-fuzz 执行）
- 种子调度：
- 对输入队列中的种子，根据其是否触发 Beacon 动态调整优先级。
- 奖励机制：触发 Beacon 的种子会被更频繁地变异。
- 变异策略：
- 结合 AFL 的变异方式（如位翻转、算术变异），但偏向生成能覆盖 Beacon 的输入。
3. WindRanger 和 BeaconFuzz 的关系
3.1 WindRanger = BeaconFuzz + 工具链实现
| 组件 | 功能 | BeaconFuzz 的作用 |
|---|---|---|
cbi |
静态分析，插桩 | 识别 Beacon 块，计算距离 |
afl-fuzz |
动态模糊测试 | 基于 Beacon 动态调整种子优先级 |
beacon.txt |
记录 Beacon 触发情况 | 用于调试和优化引导策略 |
- BeaconFuzz 是windranger的核心导航算法，负责找到最优路径。
- 其他组件（如插桩、崩溃检测）是剩余fuzz流程的补全。