E9Patch - Ein leistungsstarker statischer Binär-Rewriter

E9Patch ist ein leistungsstarkes Tool zum statischen Binär-Rewriting für x86_64 Linux-ELF-Binärdateien. E9Patch ist:

• Skalierbar: E9Patch kann große/komplexe Binärdateien zuverlässig umschreiben, darunter Webbrowser (>100 MB Größe).
• Kompatibel: Die umgeschriebene Binärdatei ist ein Drop-in-Ersatz für das Original, ohne zusätzliche Abhängigkeiten.
• Schnell: E9Patch kann die meisten Binärdateien in wenigen Sekunden umschreiben.
• Niedriger Overhead: sowohl in der Leistung als auch im Speicher.
• Programmierbar: E9Patch ist so konzipiert, dass es leicht in andere Projekte integriert werden kann. Weitere Informationen finden Sie im E9Tool-Benutzerhandbuch und im E9Patch-Programmierhandbuch.

Statisches Binär-Rewriting nimmt eine Eingabe-Binärdatei (ELF-Executable oder Shared Object) und erzeugt eine Ausgabe-Binärdatei, auf die ein Patch/eine Modifikation angewendet wurde. Die gepatchte Binärdatei kann als Drop-in-Ersatz für das Original verwendet werden.

Release

Vorgefertigte E9Patch-Binärdateien können hier heruntergeladen werden:

• https://github.com/GJDuck/e9patch/releases

Build

Das Erstellen von E9Patch ist sehr einfach: Führen Sie einfach das Skript build.sh aus.

Dies erstellt automatisch zwei Werkzeuge:

1. e9patch: das Backend zum Binär-Rewriting; und
2. e9tool: ein Frontend für lineare Disassemblierung für E9Patch.

Beispielverwendung

E9Patch ist über das E9Tool-Frontend nutzbar.

Um beispielsweise eine Anweisungsdruck-Instrumentierung zu allen xor-Anweisungen in xterm hinzuzufügen, können wir den folgenden Befehl verwenden:

    $ ./e9tool -M 'asm=/xor.*/' -P print xterm

Dies erzeugt eine modifizierte Version von xterm, die in die Datei a.out geschrieben wird.

Das modifizierte xterm kann wie gewohnt ausgeführt werden, gibt aber die Assembler-Zeichenkette jeder ausgeführten xor-Anweisung auf stderr aus:

    $ ./a.out
    xorl %ebp, %ebp
    xorl %ebx, %ebx
    xorl %eax, %eax
    xorl %edx, %edx
    xorl %edi, %edi
    ...

Eine vollständige Liste der unterstützten Optionen und Modi finden Sie unter:

    $ ./e9tool --help

Projekte

Einige andere Projekte, die E9Patch verwenden, sind:

• RedFat: Ein Binärhärtungssystem basierend auf Low-Fat-Pointern.
• E9AFL: Automatisches Einfügen von AFL-Instrumentierung in Binärdateien.
• E9Syscall: Systemaufruf-Interception mittels statischem Binär-Rewriting von libc.so.
• Hopper: Automatische Generierung von Fuzzing-Testfällen für Bibliotheken.
• EnvFuzz: Fuzzing der Programmumgebung.
• RFF: Greybox-Fuzzing für Concurrency-Tests.
• AutoTrace: Einfaches Tracing auf Quellzeilenebene.

Dokumentation

E9Patch ist ein Low-Level-Tool, das für die Integration in andere Projekte konzipiert ist. Weitere Informationen finden Sie in der folgenden Dokumentation:

• E9Patch-Programmierhandbuch
• E9Tool-Benutzerhandbuch

Fehler

Fehler können hier gemeldet werden:

• https://github.com/GJDuck/e9patch/issues

Versionen

Die aktuelle Version von E9Patch ist im Vergleich zum ursprünglichen Prototypen, der im PLDI'2020-Papier evaluiert wurde, erheblich verbessert. Insbesondere:

• Die aktuelle Version implementiert mehrere neue Optimierungen und kann deutlich schnellere Binärdateien erzeugen, manchmal um den Faktor 2x.
• Um die neuen Optimierungen zu aktivieren, übergeben Sie die Option -O2 an E9Tool.
• Die Implementierung der Speicherplatzoptimierung Physical Page Grouping wurde ebenfalls verbessert.
• Die Patch-Abdeckung wurde ebenfalls leicht verbessert.
• Viele neue Funktionen wurden implementiert (siehe Dokumentation).

Lizenz

Diese Software wurde unter der GNU Public License (GPL) Version 3 veröffentlicht.

Einige spezifische Dateien werden unter der MIT-Lizenz veröffentlicht (siehe Dateipräambel).

Publikation

Weitere Informationen finden Sie in unserem PLDI'2020-Papier:

• Gregory J. Duck, Xiang Gao, Abhik Roychoudhury, Binary Rewriting without Control Flow Recovery, Programming Language Design and Implementation (PLDI), 2020.
• PLDI'2020-Präsentation auf Youtube

Bitte zitieren Sie unser Papier wie folgt:

    @inproceedings{e9patch,
        author = {Duck, Gregory J. and Gao, Xiang and Roychoudhury, Abhik},
        title = {Binary rewriting without control flow recovery},
        year = {2020},
        publisher = {Association for Computing Machinery},
        url = {https://doi.org/10.1145/3385412.3385972},
        doi = {10.1145/3385412.3385972},
        booktitle = {Programming Language Design and Implementation (PLDI)}
    }

Danksagungen

Diese Arbeit wurde teilweise vom National Satellite of Excellence in Trustworthy Software Systems unterstützt, finanziert von der National Research Foundation (NRF) Singapur im Rahmen des National Cybersecurity R&D (NCR) Programms.