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【记录】Angr｜Angr 标准库函数替换怎么看哪些库函数被Angr支持？

news 来源：原创 2025/7/6 22:26:30

文章目录

前言
分析
- 什么是库函数替换?
- - 为什么需要库函数替换?
- 如何查找支持的库函数
- - 官方支持列表
  - 目录结构说明
- 常用的替换包括哪些？
- - 1. 字符串处理函数
  - 2. 内存管理函数
  - 3. 文件操作函数
- 高级技巧
- - 1. 自定义库函数实现
  - 2. 条件替换
- 常见问题与解决方案详解
- - 1. 找不到合适的替换函数
  - - 问题表现
    - 解决方案
    - - 1.1 源码分析法
      - 1.2 自定义实现示例
      - 1.3 使用近似替换
  - 2. 替换后行为异常
  - - 问题表现
    - 解决方案
    - - 2.1 函数签名检查
      - 2.2 约束条件调整
      - 2.3 状态空间控制
  - 3. 性能问题
  - - 问题表现
    - 解决方案
    - - 3.1 简化替换函数
      - 3.2 深度限制
      - 3.3 优化约束条件
  - 实用建议
  - 最佳实践总结
- 总结

前言

我在学习 Angr，这里会记录一些琐碎的、在中文引擎里一搜没找到解法的问题。Angr 是一种符号执行工具。

我的学习内容：
博主链接：Angr 使用技巧速通笔记(二) | TokameinE - 雨声淅淅沥沥，犬吠永不止息
Github 教程链接：https://github.com/jakespringer/angr_ctf

本博客是学习到 13_angr_static_binary 时产生的疑惑。

分析

什么是库函数替换?

在符号执行过程中,为了更好地控制执行流程和状态空间,Angr 会使用自己实现的版本来替换程序中的标准库函数调用。这些替换函数通常是原始函数的简化版本,专门为符号执行优化设计。

为什么需要库函数替换?

性能优化: 原始库函数可能过于复杂,会导致状态空间爆炸
行为控制: 可以更精确地控制函数行为,便于分析
符号执行支持: 确保函数可以正确处理符号值
跨平台兼容: 提供统一的函数行为,减少平台差异

如何查找支持的库函数

首先，Angr 标准库函数替换怎么看哪些库函数被Angr支持？这个问题 Angr_ctf 题解里面写了，提供了官方支持列表。

官方支持列表

Angr 的所有支持库函数都可以在其 GitHub 仓库中找到:
https://github.com/angr/angr/tree/master/angr/procedures

目录结构说明

angr/procedures/
├── libc/           # C标准库函数
├── posix/          # POSIX系统调用
├── win32/          # Windows API
├── linux_kernel/   # Linux内核函数
└── ...

进而不由产生其他疑问：

这么多库函数怎么知道自己想要的是哪个？
常用的替换包括哪些？

常用的替换包括哪些？

常用的替换有哪些？
Angr替换库函数的种类相对广泛，常见的包括：

内存相关函数：如malloc、free、calloc等。
字符串操作函数：如strlen、strcpy、strncpy等。
文件操作函数：如open、read、write、close等。
系统调用：如execve、exit等。
时间和日期相关：如time、gmtime、localtime等。

这些替换的函数一般都提供了简化版或精简版的实现，方便Angr进行符号执行和模拟。

1. 字符串处理函数

# 示例: 替换 strlen 函数
import angrdef analyze_strlen():proj = angr.Project('./target_binary')# 手动替换 strlenproj.hook_symbol('strlen', angr.SIM_PROCEDURES['libc']['strlen']())# 模拟执行state = proj.factory.entry_state()simgr = proj.factory.simulation_manager(state)simgr.explore()

常见字符串函数替换:

strlen: 字符串长度计算
strcpy: 字符串复制
strncpy: 限制长度的字符串复制
strcat: 字符串拼接

2. 内存管理函数

# 示例: 替换 malloc 和 free
def analyze_memory():proj = angr.Project('./target_binary')# 替换内存分配函数proj.hook_symbol('malloc', angr.SIM_PROCEDURES['libc']['malloc']())proj.hook_symbol('free', angr.SIM_PROCEDURES['libc']['free']())

常见内存函数:

malloc: 动态内存分配
calloc: 分配并清零内存
realloc: 重新分配内存
free: 释放内存

3. 文件操作函数

# 示例: 模拟文件操作
def analyze_file_ops():proj = angr.Project('./target_binary')# 替换文件操作函数proj.hook_symbol('fopen', angr.SIM_PROCEDURES['libc']['fopen']())proj.hook_symbol('fread', angr.SIM_PROCEDURES['libc']['fread']())proj.hook_symbol('fwrite', angr.SIM_PROCEDURES['libc']['fwrite']())proj.hook_symbol('fclose', angr.SIM_PROCEDURES['libc']['fclose']())

高级技巧

1. 自定义库函数实现

有时候 Angr 提供的默认实现可能不满足需求,我们可以自定义实现:

class CustomStrlen(angr.SimProcedure):def run(self, str_addr):# 自定义 strlen 实现strlen = 0while True:curr_char = self.state.memory.load(str_addr + strlen, 1)curr_val = self.state.solver.eval(curr_char)if curr_val == 0:breakstrlen += 1return strlen# 使用自定义实现
proj.hook_symbol('strlen', CustomStrlen())

2. 条件替换

根据不同条件使用不同的替换实现:

def conditional_hook(state):# 根据状态决定是否替换if state.solver.eval(state.regs.rax) > 0x1000:return angr.SIM_PROCEDURES['libc']['malloc']()return Noneproj.hook_symbol('malloc', conditional_hook)

常见问题与解决方案详解

后面这些解决方案由AI生成

1. 找不到合适的替换函数

问题表现

在 Angr 的标准库中找不到目标函数的实现
现有的替换函数不能完全满足分析需求
需要处理特殊的或非标准的库函数

解决方案

1.1 源码分析法

首先查看 Angr 源码中类似功能的实现：

# 示例：查找字符串比较相关的函数实现
# 路径：angr/procedures/libc/strcmp.pyclass strcmp(angr.SimProcedure):def run(self, a_addr, b_addr):# 实现细节pass# 如果需要实现类似的函数，可以参考这个模板

1.2 自定义实现示例

# 自定义一个复杂的字符串处理函数
class CustomStrProcess(angr.SimProcedure):def run(self, str_addr, len_param):# 1. 参数处理strlen = self.state.solver.eval(len_param)if strlen > 1000:  # 添加合理的限制strlen = 1000# 2. 内存读取string = self.state.memory.load(str_addr, strlen)# 3. 实现特定的处理逻辑processed = self.process_string(string)# 4. 处理返回值return processeddef process_string(self, string):# 实现具体的处理逻辑pass# 使用自定义函数替换
proj.hook_symbol('target_function', CustomStrProcess())

1.3 使用近似替换

如果无法完全匹配原函数功能，可以使用功能相近的替换：

# 示例：用 strncmp 替换 strcmp
proj.hook_symbol('strcmp', angr.SIM_PROCEDURES['libc']['strncmp'](length=100))

2. 替换后行为异常

问题表现

程序执行路径不符合预期
符号执行过程中出现异常
分析结果不准确

解决方案

2.1 函数签名检查

# 正确的函数签名示例
class CorrectMemcpy(angr.SimProcedure):def run(self, dest_addr, src_addr, length):# 确保参数类型正确if not isinstance(length, claripy.ast.Base):length = self.state.solver.BVV(length, self.state.arch.bits)# 实现内存复制逻辑return dest_addr# 使用方法
proj.hook_symbol('memcpy', CorrectMemcpy())

2.2 约束条件调整

def add_constraints(state):# 添加基本约束buff_addr = state.regs.rdi  # 假设缓冲区地址在 rdi 寄存器# 限制缓冲区大小state.add_constraints(state.mem[buff_addr].uint32_t != 0)state.add_constraints(state.mem[buff_addr].uint32_t < 1024)# 限制字符范围for i in range(32):curr_byte = state.memory.load(buff_addr + i, 1)state.add_constraints(curr_byte >= 0x20)state.add_constraints(curr_byte <= 0x7e)# 在符号执行前添加约束
state = proj.factory.entry_state()
add_constraints(state)

2.3 状态空间控制

# 设置执行超时和内存限制
def explore_with_limits():proj = angr.Project('./target_binary')state = proj.factory.entry_state()# 创建模拟管理器simgr = proj.factory.simulation_manager(state)# 设置探索限制simgr.explore(find=lambda s: b"success" in s.posix.dumps(1),avoid=lambda s: b"fail" in s.posix.dumps(1),n_find=1,  # 只需要找到一个解max_active=1000,  # 限制活动状态数量timeout=300  # 设置超时（秒）)

3. 性能问题

问题表现

符号执行速度过慢
内存消耗过大
状态爆炸

解决方案

3.1 简化替换函数

# 简化版的 strlen 实现
class FastStrlen(angr.SimProcedure):def run(self, str_addr):# 设置最大搜索长度MAX_LEN = 64# 快速扫描定长for i in range(MAX_LEN):curr_char = self.state.memory.load(str_addr + i, 1)is_null = self.state.solver.is_true(curr_char == 0)if is_null:return ireturn MAX_LEN# 使用简化版本
proj.hook_symbol('strlen', FastStrlen())

3.2 深度限制

def limited_exploration():proj = angr.Project('./target_binary')state = proj.factory.entry_state()simgr = proj.factory.simulation_manager(state)# 设置探索策略simgr.use_technique(angr.exploration_techniques.LoopSeer(loops=[0x400c40, 0x400d30],  # 指定循环的地址bound=10  # 限制循环执行次数))# 限制执行深度simgr.use_technique(angr.exploration_techniques.LengthLimiter(max_length=1000  # 最大执行步数))return simgr.run()

3.3 优化约束条件

def optimize_constraints():proj = angr.Project('./target_binary')state = proj.factory.entry_state()# 1. 添加智能约束input_size = 32input_chars = [state.solver.BVS(f'c{i}', 8) for i in range(input_size)]# 2. 使用批量约束而不是单字符约束printable = state.solver.And(state.solver.And(c >= 0x20, c <= 0x7e) for c in input_chars)state.add_constraints(printable)# 3. 使用预设值减少求解空间known_prefix = b"FLAG{"for i, c in enumerate(known_prefix):state.add_constraints(input_chars[i] == c)return state

实用建议

日志与调试

很有用

# 开启详细日志
import logging
logging.getLogger('angr').setLevel(logging.DEBUG)# 添加调试点
@proj.hook(0x400c40)
def debug_hook(state):print(f"执行到地址 0x400c40")print(f"寄存器状态: {state.regs}")print(f"内存内容: {state.mem[state.regs.rsp].uint64_t.concrete}")

性能监控

import time
import resourcedef monitor_execution():start_time = time.time()start_memory = resource.getrusage(resource.RUSAGE_SELF).ru_maxrss# 执行分析result = run_analysis()end_time = time.time()end_memory = resource.getrusage(resource.RUSAGE_SELF).ru_maxrssprint(f"执行时间: {end_time - start_time:.2f} 秒")print(f"内存使用: {(end_memory - start_memory) / 1024:.2f} MB")return result

最佳实践总结

渐进式调试
- 先用简单的替换函数测试
- 逐步添加复杂功能
- 持续监控性能变化
模块化设计
- 将复杂的替换函数拆分为小模块
- 便于测试和维护
- 提高代码复用性
错误处理
- 添加适当的错误处理机制
- 设置合理的超时和限制
- 保存中间状态便于调试

这些解决方案和最佳实践可以帮助你处理 Angr 库函数替换过程中遇到的大多数问题。在实际应用中，可能需要根据具体情况组合使用多种方案。

总结

库函数替换是 Angr 符号执行中的重要机制,掌握它能够帮助我们更好地控制程序分析过程。本文详细介绍了:

库函数替换的基本概念
如何查找和使用支持的库函数
常用替换函数的详细说明
实战案例演示
高级使用技巧
常见问题的解决方案

希望这篇文章能够帮助读者更好地理解和使用 Angr 的库函数替换功能。

本账号所有文章均为原创，欢迎转载，请注明文章出处：https://shandianchengzi.blog.csdn.net/article/details/144883082。百度和各类采集站皆不可信，搜索请谨慎鉴别。技术类文章一般都有时效性，本人习惯不定期对自己的博文进行修正和更新，因此请访问出处以查看本文的最新版本。

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Sublime Text4 4189 安装激活【 2025年1月3日亲测可用】

-----------------测试时间2025年1月3日------------------- 下载地址官方网址：https://www.sublimetext.com 更新日志：https://www.sublimetext.com/download V4189 64位：https://www.sublimetext.com/download_thanks?targetwin-x64 ....…...

编程日记 2025/7/1 20:32:17

自相关性的数值越接近于1说明什么

自相关性数值越接近于 1，通常表明以下几点： 1. 强正相关 - 自相关系数接近于 1 表示当前值与其滞后值之间存在强正相关关系。这意味着，当当前值较高时，之前的值也倾向于较高，反之亦然。 2. 时间序列的持久性 - 如果…...

编程日记 2025/7/4 5:20:08

【ArcGIS Pro微课1000例】0064：栅格目录、栅格数据集、镶嵌数据集

一、栅格目录与栅格数据集 1. 定义栅格目录：是一个用于管理和组织栅格数据集的结构，通常包含多个栅格数据集的元数据和索引信息。它相当于一个文件夹，里面可以存放多个栅格文件。可以将工作空间转栅格目录。栅格数据集：是指单个的栅格数据文件，包含了具体的空间数据，…...

编程日记 2025/7/5 22:37:34

单片机-静动态数码管实验

P0控制数码管 ，P0低电平 P1,P2,P3高电平 1、静态数码管需求：数码管显示0，即让p0端口输出数字0的段码0x3f(共阴) #include "reg52.h" typedef unsigned int u16; typedef unsigned char u8; //数码管显示数字的数组共阴极 …...

编程日记 2025/7/5 18:40:33

学术写作中的各种流程图如何利用Kimi进行辅助构建？

目录 1.学术论文中的流程图 2.一些小实践 3.论文中严谨的实践流程近期小编在思考使用AI工具制作流程图和思维导图，结果发现Kimi现在支持流程图了，Kimi在学术写作中的应用变得更加广泛和深入。随着AIGC技术的不断进步，Kimi的功能将更加强大…...

编程日记 2025/7/2 0:08:28

halcon中图像处理及图像滤波

图像滤波简介图像滤波的方法主要分为两大类：空间域方法和频域方法。空间域方法是以对图像的像素直接进行处理为基础，包括均值滤波、中值滤波、高斯滤波等；频域方法则是以修改图像在傅里叶变换空间的值为基础的，包括高通滤波、低通滤波、同态滤波等。 1.空间域图像滤波图…...

编程日记 2025/7/2 11:24:42

【pyqt】（三）designer

designer ui设计在学习后续的代码之前，我们可以先学习一下designer这款工具，在安装软件的时候我们有提到过，其具体位置在虚拟环境根目录下的\Lib\site-packages\PySide6文件夹中。对于新手而言，使用这种可视化的工具可以帮助我们…...

编程日记 2025/7/6 22:09:25

微服务之服务治理——Eureka

CAP原则: Consistency(一致性):在分布式系统中的所有数据备份，在同一时刻是否同样的值。（等同于所有节点访问同一份最新的数据副本） Availability(可用性):在集群中一部分节点故障后，集群整体是否还能响应客户端的读写请求…...

编程日记 2025/7/4 4:21:22

JS 中 json数据与 base64、ArrayBuffer之间转换

JS 中 json数据与 base64、ArrayBuffer之间转换 json 字符串进行 base64 编码 function jsonToBase64(json) {return Buffer.from(json).toString(base64); }base64 字符串转为 json 字符串 function base64ToJson(base64) {try {const binaryString atob(base64);const js…...

编程日记 2025/7/3 14:42:40

C#实现画图，及实现图像运动，C#中GDI+图形图像技术(Graphics类、Pen类、Brush类）C#之快速入门GDI+绘图 C#实现快速画图功能

下载源码 <-------- 在C#的世界里，GDI如同一位多才多艺的艺术家，以其强大的绘图能力，让开发者能够轻松地在应用程序中挥洒创意，绘制出丰富多彩的图形世界。GDI不仅支持基本的几何图形绘制，还能处理复杂的图像处理任…...

编程日记 2025/7/2 1:38:39

文章目录

前言

分析

什么是库函数替换?

为什么需要库函数替换?

如何查找支持的库函数

官方支持列表

目录结构说明

常用的替换包括哪些？

1. 字符串处理函数

2. 内存管理函数

3. 文件操作函数

高级技巧

1. 自定义库函数实现

2. 条件替换

常见问题与解决方案详解

1. 找不到合适的替换函数

问题表现

解决方案

1.1 源码分析法

1.2 自定义实现示例

1.3 使用近似替换

2. 替换后行为异常

问题表现

解决方案

2.1 函数签名检查

2.2 约束条件调整

2.3 状态空间控制

3. 性能问题

问题表现

解决方案

3.1 简化替换函数

3.2 深度限制

3.3 优化约束条件

实用建议

最佳实践总结

总结

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