afl学习（二）变异策略
作者：互联网
根据afl白皮书的说法，afl-fuzz大部分的(尤其是前期的)工作都是高度确定的(highly deterministic)，random havoc和test case splicing只在后期的部分进行。
确定性的策略包括：
1.bitflip，位反转
即按位进行翻转，0变1，1变0。
根据翻转量/步长，按位翻转的策略有以下几种
bitflip 1/1，每次翻转1个bit，按照每1个bit的步长从头开始
bitflip 2/1，每次翻转相邻的2个bit，按照每1个bit的步长从头开始
bitflip 4/1，每次翻转相邻的4个bit，按照每1个bit的步长从头开始
bitflip 8/8，每次翻转相邻的8个bit，按照每8个bit的步长从头开始，即依次对每个byte做翻转
bitflip 16/8，每次翻转相邻的16个bit，按照每8个bit的步长从头开始，即依次对每个word做翻转
bitflip 32/8，每次翻转相邻的32个bit，按照每8个bit的步长从头开始，即依次对每个dword做翻转
这里有一个afl->stage_max的变量，应该是将要进行多少次变异
以bitflip1/1为例，解释一下大概的逻辑
afl->stage_short = "flip1";
afl->stage_max = len << 3;
afl->stage_name = "bitflip 1/1";
afl->stage_val_type = STAGE_VAL_NONE;
orig_hit_cnt = afl->queued_paths + afl->unique_crashes;
prev_cksum = afl->queue_cur->exec_cksum;
for (afl->stage_cur = 0; afl->stage_cur < afl->stage_max; ++afl->stage_cur) {
afl->stage_cur_byte = afl->stage_cur >> 3;
FLIP_BIT(out_buf, afl->stage_cur);
if (common_fuzz_stuff(afl, out_buf, len)) { goto abandon_entry; }
FLIP_BIT(out_buf, afl->stage_cur);
这里的变量afl->stage_max = len << 3，即文件长度*8，那么可以推断出这个stage_max就是可以用来变异的次数。
看到下面的for循环，从0遍历到stage_max，每个比特都调用FLIP_BIT函数，FLIP_BIT函数作用就是翻转指定位置的一个比特。
#define FLIP_BIT(_ar, _b) \
do { \
\
u8 *_arf = (u8 *)(_ar); \
u32 _bf = (_b); \
_arf[(_bf) >> 3] ^= (128 >> ((_bf)&7)); \
\
} while (0)
之后进行判断if (common_fuzz_stuff(afl, out_buf, len)) { goto abandon_entry; }，common_fuzz_stuff函数返回1就说明是时候bail out了，所以直接进入退出程序。如果返回0，、那么之后进行恢复操作，再进行一次FLIP_BIT将之前翻转的比特再翻转回来，然后进入下一个位置的比特翻转。
在bitflip1/1中还有一部分是实现寻找token
自动检测token
在进行bitflip 1/1变异时，对于每个byte的最低位(least significant bit)翻转还进行了额外的处理：如果连续多个bytes的最低位被翻转后，程序的执行路径都未变化，而且与原始执行路径不一致(检测程序执行路径的方式可见上篇文章中“分支信息的分析”一节)，那么就把这一段连续的bytes判断是一条token。这里用路径的hash来判断是否改变。
例如，PNG文件中用IHDR作为起始块的标识，那么就会存在类似于以下的内容
…IHDR…
在执行 bitflip 1/1 时，如果连续翻转多个字节后的用例，都能让程序走到新的代码路径，那么就称连续翻转的字节是一个 token。
当翻转到字符I的最高位时，因为IHDR被破坏，此时程序的执行路径肯定与处理正常文件的路径是不同的；随后，在翻转接下来3个字符的最高位时，IHDR标识同样被破坏，程序应该会采取同样的执行路径。由此，AFL就判断得到一个可能的token：IHDR，并将其记录下来为后面的变异提供备选。
AFL采取的这种方式是非常巧妙的：就本质而言，这实际上是对每个byte进行修改并检查执行路径；但集成到bitflip后，就不需要再浪费额外的执行资源了。此外，为了控制这样自动生成的token的大小和数量，AFL还在config.h中通过宏定义了限制.
#define MIN_AUTO_EXTRA 3
#define MAX_AUTO_EXTRA 32
对于一些文件来说，如果我们已知其格式中出现的token长度不会超过4，那么我们就可以修改MAX_AUTO_EXTRA为4并重新编译AFL，以排除一些明显不会是token的情况。遗憾的是，这些设置是通过宏定义来实现，所以不能做到运行时指定，每次修改后必须重新编译AFL。
这里有个maybe_add_auto函数，该函数会将传入的token添加到数组中，如果数组还有空间则添加进来。
没有的话那就在数组的下半部分随机删除一个token，然后将新的添加进来。
bitflip2/1，4/1与1/1大同小异，只是在一次循环中调用2次或4次FLIP_BIT而已
FLIP_BIT(out_buf, afl->stage_cur);
FLIP_BIT(out_buf, afl->stage_cur + 1);
if (common_fuzz_stuff(afl, out_buf, len)) { goto abandon_entry; }
FLIP_BIT(out_buf, afl->stage_cur);
FLIP_BIT(out_buf, afl->stage_cur + 1);
在bitflip8/8时，代码里多了一个数据结构eff_map，eff_map的类型是u8（这是一个uint8_t = unsigned char 形，8比特（0~255）），并且u8类型只有这一个是map命名形式的，在后面的注释中如果出现Effector map，说的就是这个变量。主要的作用就是标记，用来标记每一个字节的变异是否有效，有效记为1，无效为0，为后面的变异节省时间。在初始化数组的地方有这么一段注释Initialize effector map for the next step (see comments below). Always flag first and last byte as doing something.把第一个和最后一个字节单独标记出来用作其他用途，这里其实就说明了，这个map是标记作用，那是标记什么呢，标记当前byte对应的map块是否需要进行阶段变异。如果是0意味着不需要变异，1就需要变异。
它的初始化代码如下
#define EFF_APOS(_p) ((_p) >> EFF_MAP_SCALE2)
#define EFF_REM(_x) ((_x) & ((1 << EFF_MAP_SCALE2) - 1))
#define EFF_ALEN(_l) (EFF_APOS(_l) + !!EFF_REM(_l))
#define EFF_SPAN_ALEN(_p, _l) (EFF_APOS((_p) + (_l)-1) - EFF_APOS(_p) + 1)
eff_map = afl_realloc(AFL_BUF_PARAM(eff), EFF_ALEN(len));
这里解释一下这几行代码
EFF_MAP_SCALE2在config.h中定义为3，这里就是对传入的参数p右移3位并返回。
EFF_REM(_x)求的是 _x 与 ((1 << EFF_MAP_SCALE2) - 1)进行按位与，实际上就是跟 7 以二进制形式按位与，即返回 (_x & 7)。
EFF_ALEN(_l)：这里的 !! 是一个两次否，目的是归一化。举个例子，如果 r = !!a，如果a是整数0，则r=0，如果a是整数非0，则r=1。这里如果l不为0，那么返回EFF_APOS(_l) + 1。
EFF_SPAN_ALEN(_p, _l)就是返回(EFF_APOS((_p) + (_l) - 1) - EFF_APOS(_p) + 1)。
最后为eff_map分配大小为EFF_ALEN(len)的内存,len来自于队列当前结点queue_cur的成员len，len = afl->queue_cur->len，是input length（输入长度），所以这里分配给eff_map的大小是EFF_APOS(_l) + !!EFF_REM(_l)，即 (文件大小/8) 向下取整再+1（文件大小不为0）。例如文件长度为17字节，那么此时EFF_ALEN(_l) = (EFF_APOS(_l) + !!EFF_REM(_l) = 17/8 + 1 = 3。
eff_map数组元素只有 0/1 两种值，很明显是标记的意思，到底是标记什么呢？
要想明白 effector map 的原理需要了解三个点：
1.为什么是 8/8 的时候出现？个人理解：因为这里设置 eff_map 是为了之后的启发式判断，而后面的文件数据变异都是 8/8 起步的，所以这里在 8/8 处进行判断。因为 8bit（比特）的时候是 1byte（字节），如果一个字节的翻转都无法带来路径变化，此byte极有可能是不会导致crash的数据，所以之后应该用一种思路避开无效byte。
2.标记是干什么用的？根据上面的分析，就很好理解了，标记好的数组可以为之后的变异服务，相当于提前“踩雷（踩掉无效byte的雷）”，相当于进行了启发式的判断。无效为0，有效为1。
3.达到了怎样的效果？要知道判断的时间开销，对不停循环的fuzzing过程来说是致命的，所以 eff_map 利用在这一次8/8的判断中，通过不大的空间开销，换取了可观的时间开销。(暂时是这样分析的，具体是否真的节约很多，不得而知)
bitflip8/8还是同样的使用这个for循环for (afl->stage_cur = 0; afl->stage_cur < afl->stage_max; ++afl->stage_cur)，不同的是，这里的afl->stage_max = len，即这里遍历的单位是每个字节，对每个在eff_map数组中标记为0的字节进行操作，并对没用的字节标记为1。
这里有个比较有意思的操作，如果百分之90以上的字节都是有效的，那么afl会认为所有字符都是有效的，直接全部标记为1。因为既然百分之就是以上的都是有效的，那么跳过其余的也节省不了多少时间，干脆全部变成有效的。
if (eff_cnt != (u32)EFF_ALEN(len) &&
eff_cnt * 100 / EFF_ALEN(len) > EFF_MAX_PERC) { //如果百分之九十以上都是，全部标记为1
memset(eff_map, 1, EFF_ALEN(len));
afl->blocks_eff_select += EFF_ALEN(len);
}
2.arithmetic，进行加减操作
bitflip 结束之后，就进入 arithmetic 阶段，目标大小和阶段与 bitflip 非常类似：
arith 8/8，每次8bit进行加减运算，8bit步长从头开始，即对每个byte进行整数加减变异；
arith 16/8，每次16bit进行加减运算，8bit步长从头开始，即对每个word进行整数加减变异；
arith 32/8，每次32bit进行加减运算，8bit步长从头开始，即对每个dword进行整数加减变异；
其中对于加减变异的上限，在 config.h 中有所定义：
#define ARITH_MAX 35
如果需要修改此值，在头文件中修改完之后，要进行编译才会生效。
这里以 arithmetic 的8/8变异这一段为例(16和32的变异大同小异)，把重要部分做解释
afl->stage_name = "arith 8/8";//状态名
afl->stage_short = "arith8";
afl->stage_cur = 0;
afl->stage_max = 2 * len * ARITH_MAX;
afl->stage_val_type = STAGE_VAL_LE;
orig_hit_cnt = new_hit_cnt;
for (i = 0; i < (u32)len; ++i) {
u8 orig = out_buf[i];//out_buf = afl_realloc(AFL_BUF_PARAM(out), len); 应该是取出第i个字节
/* Let's consult the effector map... */
if (!eff_map[EFF_APOS(i)]) {
afl->stage_max -= 2 * ARITH_MAX;
continue;
}
afl->stage_cur_byte = i; //当前byte
for (j = 1; j <= ARITH_MAX; ++j) { //分别进行 +/- 操作 j = 1~35
u8 r = orig ^ (orig + j);
/* Do arithmetic operations only if the result couldn't be a product of a bitflip. */
//只有当arithmetic变异跟bitflip变异不重合时才会进行
if (!could_be_bitflip(r)) {
afl->stage_cur_val = j;
out_buf[i] = orig + j;
if (common_fuzz_stuff(afl, out_buf, len)) { goto abandon_entry; }
++afl->stage_cur;
} else {
--afl->stage_max; //如果没有进行变异，stage_max减一，因为这里属于无效操作
}
r = orig ^ (orig - j);
if (!could_be_bitflip(r)) {
afl->stage_cur_val = -j;
out_buf[i] = orig - j;
if (common_fuzz_stuff(afl, out_buf, len)) { goto abandon_entry; }
++afl->stage_cur;
} else {
--afl->stage_max;
}
out_buf[i] = orig; //复原
}
}
new_hit_cnt = afl->queued_paths + afl->unique_crashes;//如果8/8期间有新crash的话会加到这里
afl->stage_finds[STAGE_ARITH8] += new_hit_cnt - orig_hit_cnt;//这期间增加了的
afl->stage_cycles[STAGE_ARITH8] += afl->stage_max;//如果之前没有有效变异的话stage_max这里就已经变成0了
config.h中定义 #define ARITH_MAX 35 ARITH_MAX就是加减变异的最大值限制35。那么这里的stage_max = 2 * len * ARITH_MAX，即对每个字节的加减操作：文件大小len bytes，然后进行 +/- 操作乘以2，每个byte要进行的 +/- 操作各35次，所以这个stage_max意思就是将要进行多少次变异，但是之后要是没有进行有效变异就要给减去，即如果当前第i个字节在eff_map对应位置是0，那么就跳过此次循环，进入for循环的下一次，并且此字节对应的变异无效，所以要减 2*ARITH_MAX。
```c
if (!eff_map[EFF_APOS(i)]) {
afl->stage_max -= 2 * ARITH_MAX;
continue;
}
在这里对整数目标进行+1，+2，+3…+35，-1，-2，-3…-35的变异。由于整数存在大端序和小端序两种表示，AFL会对这两种表示方式都进行变异。
前面也提到过AFL设计的巧妙之处，AFL尽力不浪费每一个变异，也会尽力让变异不冗余，从而达到快速高效的目标。AFL会跳过某些arithmetic变异：
1.即前面提到的effector map：如果一个整数的所有bytes都被判断为“无效”，那么就跳过对整数的变异。
2.之前bitflip已经生成过的变异：如果加/减某个数后，其效果与之前的某种bitflip相同，那么这次变异肯定在上一个阶段已经执行过了，此次便不会再执行。这里的判断用的就是could_be_bitflip函数。
这里解释一下could_be_bitflip函数，该函数的作用是判断是否进行了bitflip变异。
could_be_bitfilp
static u8 could_be_bitflip(u32 xor_val) {
u32 sh = 0;
if (!xor_val) { return 1; }
/* Shift left until first bit set. 应该为右移？*/
while (!(xor_val & 1)) {
++sh;
xor_val >>= 1;
}
/* 1-, 2-, and 4-bit patterns are OK anywhere. */
if (xor_val == 1 || xor_val == 3 || xor_val == 15) { return 1; }
/* 8-, 16-, and 32-bit patterns are OK only if shift factor is
divisible by 8, since that's the stepover for these ops. */
if (sh & 7) { return 0; }
if (xor_val == 0xff || xor_val == 0xffff || xor_val == 0xffffffff) {
return 1;
}
return 0;
}
xor_val为旧的值和新的值的异或
首先，若是xor_val为0，说明旧的值和新的值是相同的，那么执行将会浪费时间，所以返回1。
之后进行一个while循环，若xor_val末位是0则进行右移操作，并记录下右移次数，直到末位为1为止。此时，进行判断if (xor_val == 1 || xor_val == 3 || xor_val == 15)，即判断后4位是否为0001，0011，1111，对应的就是是否进行了1位，2位，4位的比特反转。以0011为例，异或值为0011，则说明旧的值和新的值在目前的最后两位是不同的，那么正是因为在这两位进行了bitflip，才会出现这样的结果，所以返回1。
之后进行判断if (sh & 7) { return 0; }，将sh与7，当sh后四位为1000时，sh&7为0，此时sh为8的倍数，所以之后进行判断if (xor_val == 0xff || xor_val == 0xffff || xor_val == 0xffffffff) {return 1; }，即判断是否进行了8位，16位，32位的bitflip。如果sh&7结果不为0，则说明没有进行bitflip操作，返回0。
类似的，还有could_be_arith函数和could_be_interest函数。
could_be_artih
static u8 could_be_arith(u32 old_val, u32 new_val, u8 blen) {
u32 i, ov = 0, nv = 0, diffs = 0;
if (old_val == new_val) { return 1; }
/* See if one-byte adjustments to any byte could produce this result. */
for (i = 0; i < blen; ++i) { //每次将旧的值和新的值右移一个字节，看调整后的数据是否相同
u8 a = old_val >> (8 * i), b = new_val >> (8 * i);
if (a != b) {
++diffs; //diffs必定>=1
ov = a;
nv = b;
}
}
/* If only one byte differs and the values are within range, return 1.
可能进行过bitflip？
*/
//只有一次diffs即未进行移位操作时的different，此时判断二者之差是否在范围内即可
if (diffs == 1) {
if ((u8)(ov - nv) <= ARITH_MAX || (u8)(nv - ov) <= ARITH_MAX) { return 1; }
}
//文件长度为一个字节并且新旧值之差大于arith的范围，则可以判定未进行过arithmetic变异
if (blen == 1) { return 0; }
/* See if two-byte adjustments to any byte would produce this result. */
diffs = 0;
//每次将旧的值和新的值右移两个字节，看调整后的数据是否相同
for (i = 0; i < blen / 2; ++i) {
u16 a = old_val >> (16 * i), b = new_val >> (16 * i);
if (a != b) {
++diffs;
ov = a;
nv = b;
}
}
/* If only one word differs and the values are within range, return 1. */
if (diffs == 1) { //同上
if ((u16)(ov - nv) <= ARITH_MAX || (u16)(nv - ov) <= ARITH_MAX) {
return 1;
}
ov = SWAP16(ov); //SWAP16交换前后八位
nv = SWAP16(nv);
//有可能在前八位进行了arithmetic变异，交换之后判断是否在范围内
if ((u16)(ov - nv) <= ARITH_MAX || (u16)(nv - ov) <= ARITH_MAX) {
return 1;
}
}
我们从头到尾捋一遍，该函数有三个参数old_val, new_val，顾名思义就是旧的值和新的值，还有一个参数blen应该就是以字节为单位的文件长度。
一开始判断新旧值是否相同，相同就返回1。
之后使用一个循环对每一个字节进行调整（因为arith只有三种情况8/8，16/8和32/8），看是否在该字节发生了arith变异，每次右移八位，第一次 i=0 不进行右移，此时必然有一次diffs，所以diffs必定是大于等于1的。如果之后右移全部相同，那么进入下一个if判断。
if (diffs == 1) {
if ((u8)(ov - nv) <= ARITH_MAX || (u8)(nv - ov) <= ARITH_MAX) { return 1; }
}
ARITH_MAX是已经定义好的加减操作的上限。这里就是判断新旧值的绝对值之差是否在这个范围内，如果是就证明可能进行过arith变异。
之后重置diffs，进行两个字节的判断，依旧是通过循环每次右移16位，当diffs=1时进行绝对值之差的判断，这里跟之前都一样。不同之处在于16位的时候多了一个SWAP16的操作：
#define SWAP16(_x) \
({ \
\
u16 _ret = (_x); \
(u16)((_ret << 8) | (_ret >> 8)); \
\
})
作用就是将u16的数据前八位和后八位进行交换。即进行了大小端交换。
交换后再次进行范围判断，这里的目的就是看arith变异是否变异在前8位而不是后8位，因为arith的步长为8。
之后32位时使用SWAP32交换大小端，之后的判断与上面类似，就不再赘述。
could_be_interest
could_be_interest函数判断方式与could_be_arith大同小异，就不再详细解释，这里只说说一些区别。
could_be_interest函数有四个参数，比could_be_arith多了一个参数check_le，目的是判断是否是小端方式，因为interest变异支持大端和小端操作。
之后的判断使用两层for循环分别遍历interesting_8，interesting_16，interesting_32中的每个元素对每个字节的插入情况。
3.interest，把一些“有意思”的特殊内容替换到原文件中。
interest的三个步骤跟arithmetic相同：
interest 8/8，每次8bit进行加减运算，8bit步长从头开始，即对每个byte进行替换；
interest 16/8，每次16bit进行加减运算，8bit步长从头开始，即对每个word进行替换；
interest 32/8，每次32bit进行加减运算，8bit步长从头开始，即对每个dword进行替换；
用于替换的叫做 interesting values ，是AFL预设的特殊数，在config.h中定义
static s8 interesting_8[] = { INTERESTING_8 };
static s16 interesting_16[] = { INTERESTING_8, INTERESTING_16 };
static s32 interesting_32[] = { INTERESTING_8, INTERESTING_16, INTERESTING_32 };
#define INTERESTING_8 \
-128, /* Overflow signed 8-bit when decremented 边界溢出条件*/ \
-1, /* */ \
0, /* */ \
1, /* */ \
16, /* One-off with common buffer size */ \
32, /* One-off with common buffer size */ \
64, /* One-off with common buffer size */ \
100, /* One-off with common buffer size */ \
127 /* Overflow signed 8-bit when incremented */
#define INTERESTING_16 \
-32768, /* Overflow signed 16-bit when decremented */ \
-129, /* Overflow signed 8-bit */ \
128, /* Overflow signed 8-bit */ \
255, /* Overflow unsig 8-bit when incremented */ \
256, /* Overflow unsig 8-bit */ \
512, /* One-off with common buffer size */ \
1000, /* One-off with common buffer size */ \
1024, /* One-off with common buffer size */ \
4096, /* One-off with common buffer size */ \
32767 /* Overflow signed 16-bit when incremented */
#define INTERESTING_32 \
-2147483648LL, /* Overflow signed 32-bit when decremented */ \
-100663046, /* Large negative number (endian-agnostic) */ \
-32769, /* Overflow signed 16-bit */ \
32768, /* Overflow signed 16-bit */ \
65535, /* Overflow unsig 16-bit when incremented */ \
65536, /* Overflow unsig 16 bit */ \
100663045, /* Large positive number (endian-agnostic) */ \
2147483647 /* Overflow signed 32-bit when incremented */
可以看到，用于替换的基本都是可能会造成溢出的数。
与之前类似，effector map仍然会用于判断是否需要变异；此外，如果某个interesting value，是可以通过bitflip或者arithmetic变异达到，那么这样的重复性变异也是会跳过的。
4.dictionary
用户提供的字典里有token，用来替换要进行变异的文件内容，如果用户没提供就使用 bitflip 自动生成的 token。
此时已是deterministic fuzzing 的结尾，有以下几个阶段：
1.user extras (over)，从头开始，将用户提供的tokens依次替换到原文件中
2.user extras (insert)，从头开始，将用户提供的tokens依次插入到原文件中
3.auto extras (over)，从头开始，将自动检测的tokens依次替换到原文件中
其中，用户提供的tokens，是在词典文件中设置并通过-x选项指定的，如果没有则跳过相应的子阶段
afl->stage_max = afl->extras_cnt * len;
afl->extras_cnt为tokens的总数
1.user extras (over)
对于用户提供的tokens，AFL先按照长度从小到大进行排序。这样做的好处是，只要按照顺序使用排序后的tokens，那么后面的token不会比之前的短，从而每次覆盖替换后不需要再恢复到原状。
随后，AFL会检查tokens的数量，如果数量大于预设的MAX_DET_EXTRAS（默认值为200），那么对每个token会根据概率来决定是否进行替换：
//检查tokens的数量，如果数量大于预设的MAX_DET_EXTRAS（默认值为200），那么对每个token会根据概率来决定是否进行替换
```c
if ((afl->extras_cnt > afl->max_det_extras && //afl->max_det_extras = MAX_DET_EXTRAS （默认值为200）
rand_below(afl, afl->extras_cnt) >= afl->max_det_extras) || //rand_below 函数生成一个0到afl->extras_cnt - 1 之间的随机数
afl->extras[j].len > len - i ||
!memcmp(afl->extras[j].data, out_buf + i, afl->extras[j].len) ||
!memchr(eff_map + EFF_APOS(i), 1,
EFF_SPAN_ALEN(i, afl->extras[j].len))) {
--afl->stage_max;
continue;
}
这里的 rand_below(afl, afl->extras_cnt)是运行时生成的一个0到afl->extras_cnt - 1之间的随机数。所以，如果用户词典中一共有400个tokens，那么每个token就有200/400=50%的概率执行替换变异。我们可以修改MAX_DET_EXTRAS的大小来调整这一概率。
由上述代码也可以看到，effector map在这里同样被使用了：如果要替换的目标bytes全部是“无效”的，那么就跳过这一段，对下一段目标执行替换。
2.user extras (insert)
user extras (insert)是对用户提供的tokens执行插入变异，与user extras (over)不同，由于原文件并未发生替换，effector map在这里不再被使用了。并且此时并没有对tokens数量的限制，所以全部tokens都会从原文件的第1个byte开始，依次向后插入。这一子阶段最特别的地方，就是变异不能简单地恢复。之前每次变异完，在变异位置处简单取逆即可，例如bitflip后，再进行一次同样的bitflip就恢复为原文件。正因为如此，之前的变异总体运算量并不大。
3.auto extras (over)
这一项与”user extras (over)”很类似，区别在于，这里的tokens是最开始bitflip阶段自动生成的。另外，自动生成的tokens总量会由USE_AUTO_EXTRAS限制（默认为128）。
之后就是非确定性变异
5.havoc
havoc，是对原文件的“大破坏”。具体来说，havoc包含了对原文件的多轮变异，每一轮都是将多种方式组合（stacked）而成。
havoc注释说明拼接文件时也会调用havoc阶段突变代码。
switch ((r = rand_below(afl, r_max)))
上文提到过rand_below函数生成0-r_max - 1之间的一个随机数，r_max的初始化代码如下
if (unlikely(afl->expand_havoc)) {
/* add expensive havoc cases here, they are activated after a full
cycle without finds happened */
r_max = 16 + ((afl->extras_cnt + afl->a_extras_cnt) ? 2 : 0);
} else {
r_max = 15 + ((afl->extras_cnt + afl->a_extras_cnt) ? 2 : 0);
}
havoc的方式有以下十几种：
随机选取某个bit进行翻转
随机选取某个byte，将其设置为随机的interesting value
随机选取某个word，并随机选取大、小端序，将其设置为随机的interesting value
随机选取某个dword，并随机选取大、小端序，将其设置为随机的interesting value
随机选取某个byte，对其减去一个随机数
随机选取某个byte，对其加上一个随机数
随机选取某个word，并随机选取大、小端序，对其减去一个随机数
随机选取某个word，并随机选取大、小端序，对其加上一个随机数
随机选取某个dword，并随机选取大、小端序，对其减去一个随机数
随机选取某个dword，并随机选取大、小端序，对其加上一个随机数
随机选取某个byte，将其设置为随机数
随机删除一段bytes
随机选取一个位置，插入一段随机长度的内容，其中75%的概率是插入原文中随机位置的内容，25%的概率是插入一段随机选取的数
随机选取一个位置，替换为一段随机长度的内容，其中75%的概率是替换成原文中随机位置的内容，25%的概率是替换成一段随机选取的数
随机选取一个位置，用随机选取的token（用户提供的或自动生成的）替换
随机选取一个位置，用随机选取的token（用户提供的或自动生成的）插入
之后，AFL会生成一个随机数，作为变异组合的数量，并根据这个数量，每次从上面那些方式中随机选取一个，依次作用到文件上。
6.splice
顾名思义，splice是将两个seed文件拼接得到新的文件，并对这个新文件继续执行havoc变异。
具体地，AFL在seed文件队列中随机选取一个，与当前的seed文件做对比。
if (f_diff < 0 || l_diff < 2 || f_diff == l_diff) { goto retry_splicing; }如果两者差别不大，就再重新随机选一个；如果两者相差比较明显，那么就随机选取一个位置，split_at = f_diff + rand_below(afl, l_diff - f_diff);将两者都分割为头部和尾部。最后，将当前文件的头部与随机文件的尾部拼接起来，就得到了新的文件。在这里，AFL还会过滤掉拼接文件未发生变化的情况。
上面的变异完成后，AFL会对文件队列的下一个进行变异处理。当队列中的全部文件都变异测试后，就完成了一个”cycle”，这个就是AFL状态栏右上角的”cycles done”。而正如cycle的意思所说，整个队列又会从第一个文件开始，再次进行变异，不过与第一次变异不同的是，这一次就不需要再进行deterministic fuzzing了。
当然，如果用户不停止AFL，那么seed文件将会一遍遍的变异下去。
这里我就有一个疑惑，为什么不是当前的尾拼接随机文件的头？
标签：afl,策略,val,变异,bitflip,bit,stage 来源： https://blog.csdn.net/weixin_43820701/article/details/110427004