IoT安全：调试环境搭建教程(AArch64篇)

0x001 前言

IoT设备固件的调试环境搭建坑比较多，发现网上还没有比较完善的各架构的调试环境的入门贴，于是就有了这篇文章，希望能方便到刚上手的新人吧。本文只是该教程的第一篇，因篇章过长不得不分开，整个教程会包含ARM、MIPS、x86、x64等等qemu调试环境的搭建。

0x002  AArch64

• 主机：Ubuntu 16.04 LST(可以是VM里跑的虚拟系统，也可以用真实机器)

• 虚拟机版本： qemu 2.8.0

• Linux内核版本：4.10

• BusyBox版本：1.24.2

• 交叉编译工具链：gcc-linaro-aarch64-linux-gnu-4.9-2014.07_linux

• gdb版本：7.11.1

• 根文件系统：aarch64_rootfs.tar

以上工具已经打包好，下载地址如下。

链接：

https://pan.baidu.com/s/1MVZhhTlhrNQH9KkvqFLSMw 

密码：

bzmx

先安装这些包：

$ sudo apt-get install libcap-dev

$ sudo apt-get install libpixman-1-dev

$ apt-get install libncurses5-dev

$ sudo apt-get install libasound2-dev libasound2

$ sudo apt-get install libglib2.0-dev

$ sudo apt install u-boot-tools

编译qemu

$ tar -xf qemu-2.8.0.tar.xz

$ cd qemu-2.8.0

$ mkdir build

$ cd build

$ ../configure --target-list=arm-softmmu,aarch64-softmmu,mips-softmmu,mipsel-softmmu,i386-softmmu,x86_64-softmmu,arm-linux-user,aarch64-linux-user,i386-linux-user,x86_64-linux-user,mips-linux-user,mipsel-linux-user --audio-drv-list=alsa --enable-virtfs

$ make -j8

$ sudo make install

配置linux内核选项

$ tar -xf linux-4.10.tar.xz

 

$ cross_compile=/root/toolchain/gcc/gcc-linaro-aarch64-linux-gnu-4.9-2014.07_linux/bin/aarch64-linux-gnu-

$ make CROSS_COMPILE=$cross_compile ARCH=arm64 O=./out_aarch64 defconfig

$ sudo gedit .config

 

# CONFIG 9P

CONFIG_NET_9P=y

CONFIG_NET_9P_VIRTIO=y

CONFIG_NET_9P_DEBUG=y

CONFIG_9P_FS=y

CONFIG_9P_FS_POSIX_ACL=y

CONFIG_PCI=y

CONFIG_VIRTIO_PCI=y

 

# CONFIG PCI and virtio

CONFIG_PCI=y

CONFIG_VIRTIO_PCI=y

CONFIG_PCI_HOST_GENERIC=y

 

$ make CROSS_COMPILE=$cross_compile ARCH=arm64 O=./out_aarch64 menuconfig

 

General setup  --->

    [*] Initial RAM filesystem and RAM disk (initramfs/initrd) support

 

Device Drivers  --->

    [*] Block devices  --->

        <*>   RAM block device support

        (65536) Default RAM disk size (kbytes)

编译

$ make CROSS_COMPILE=$cross_compile ARCH=arm64 O=./out_aarch64 Image -j4

制作根文件系统

$ tar -xjvf busybox-1.24.2.tar.bz2

 

$ make menuconfig

 

Build Options  --->

    [*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)

    (/root/toolchain/gcc/gcc-linaro-aarch64-linux-gnu-4.9-2014.07_linux/bin/aarch64-linux-gnu-)Cross Compiler prefix

 

$ make && make install

修改根文件系统，添加开机自启动挂载共享文件。

$ sudo gedit ./etc/init.d/rcS

 

mkdir /nfsroot

mount -t 9p -o trans=virtio,version=9p2000.L hostshare /nfsroot

因为采用9p的方式挂载共享文件，必须在编译内核和qemu时添加9p支持

制作启动用的ramdisk，注意修改交叉编译链的路径。

$ tar -xzvf aarch64_ramdisk_rootfs.tar.gz

 

# mk_ramdisk.sh

#!/bin/bash

sudo rm -rf rootfs

sudo rm -rf tmpfs

sudo rm -rf ramdisk*

sudo mkdir rootfs

sudo cp ../busybox-1.24.2/_install/*  rootfs/ -raf

sudo mkdir -p rootfs/proc/

sudo mkdir -p rootfs/sys/

sudo mkdir -p rootfs/tmp/

sudo mkdir -p rootfs/root/

sudo mkdir -p rootfs/var/

sudo mkdir -p rootfs/mnt/

sudo cp etc rootfs/ -arf

sudo mkdir -p rootfs/lib

sudo cp -arf /root/toolchain/gcc/gcc-linaro-aarch64-linux-gnu-4.9-2014.07_linux/aarch64-linux-gnu/libc/lib/aarch64-linux-gnu/* rootfs/lib/

sudo rm rootfs/lib/*.a

sudo /root/toolchain/gcc/gcc-linaro-aarch64-linux-gnu-4.9-2014.07_linux/bin/aarch64-linux-gnu-strip rootfs/lib/*

sudo mkdir -p rootfs/dev/

sudo mknod rootfs/dev/tty1 c 4 1

sudo mknod rootfs/dev/tty2 c 4 2

sudo mknod rootfs/dev/tty3 c 4 3

sudo mknod rootfs/dev/tty4 c 4 4

sudo mknod rootfs/dev/console c 5 1

sudo mknod rootfs/dev/null c 1 3

sudo dd if=/dev/zero of=ramdisk bs=1M count=16

sudo mkfs.ext4 -F ramdisk

sudo mkdir -p tmpfs

sudo mount -t ext4 ramdisk ./tmpfs/  -o loop

sudo cp -raf rootfs/*  tmpfs/

sudo umount tmpfs

sudo gzip --best -c ramdisk > ramdisk.gz

sudo mkimage -n "ramdisk" -A arm -O linux -T ramdisk -C gzip -d ramdisk.gz ramdisk.img

主机安装网络配置工具

$ sudo apt-get install uml-utilities

$ sudo apt-get install bridge-utils

在主机中查看/dev/net/tun文件

$ ls -l /dev/net/tun

crw-rw-rw- 1 root root 10, 200 Feb 27 03:36 /dev/net/tun

修改主机/etc/network/interfaces文件

# This file describes the network interfaces available on your system

# and how to activate them. For more information, see interfaces(5).

 

# The loopback network interface

auto lo

iface lo inet loopback

 

# The primary network interface

auto eth0

 

auto br0

iface br0 inet dhcp

   bridge_ports eth0

为了方便请参考该文章把ens33网卡名改成eth0。

ubuntu修改ens33网卡名为eth0。

添加/etc/qemu-ifup

#!/bin/sh

echo sudo tunctl -u $(id -un) -t $1

sudo tunctl -u $(id -un) -t $1

 

echo sudo ifconfig $1 0.0.0.0 promisc up

sudo ifconfig $1 0.0.0.0 promisc up

 

echo sudo brctl addif br0 $1

sudo brctl addif br0 $1

 

echo brctl show

brctl show

 

sudo ifconfig br0 192.168.1.156    # 这里需要查看Ubuntu dhcp方式分配的ip，并与该ip保持一致，否则qemu起来后主机会连不上外部网络

添加/etc/qemu-ifdown

#!/bin/sh

echo sudo brctl delif br0 $1

sudo brctl delif br0 $1

 

echo sudo tunctl -d $1

sudo tunctl -d $1

  

echo brctl show

brctl show

 

ifdown br0

ifup br0

添加可执行权限

$ chmod +x /etc/qemu-ifup

$ chmod +x /etc/qemu-ifdown

重启网卡

$ sudo /etc/init.d/networking restart

运行

# run.sh

sudo qemu-system-aarch64 \

    -M  virt \

    -cpu cortex-a53 \

    -smp 2 \

    -m 4096M \

    -kernel ./Image \

    -nographic \

    -append "root=/dev/ram0 rw rootfstype=ext4 console=ttyAMA0 init=/linuxrc ignore_loglevel" \

    -initrd ./ramdisk.img \

    -fsdev local,security_model=passthrough,id=fsdev0,path=/nfsroot \

    -device virtio-9p-pci,id=fs0,fsdev=fsdev0,mount_tag=hostshare \

    -net nic,vlan=0 -net tap,vlan=0,ifname=tap0 \

    -redir tcp:2333::2333

设置Vmware虚拟机网络

测试能双向ping通

qemu起来后，ip不一定能分配到，而且这是精简内核，没有interfaces这文件，可以通过这条命令设置一下ip。

ifconfig eth0 192.168.1.20

编译gdb-7.11.1

$ CC="/root/toolchain/gcc/aarch64/bin/aarch64-linux-gnu-gcc" CXX="/root/toolchain/gcc/aarch64/bin/aarch64-linux-gnu-g++" ./configure --target=aarch64-linux-gnu --host="aarch64-linux-gnu" --prefix="/root/toolchain/gdb/gdb-7.11.1/gdb/gdbserver/out_aarch64"

$ make install

交叉编译测试例程

$ mkdir build && cd build

$ nano hello.c

#include <stdio.h>

 

int main()

{

    printf("hello\n");

    return 0;

}

 

$ ./arm-none-linux-gnueabi-gcc -g hello.c -o hello_aarch64 -static

编译好的gdbserver与测试例程拷贝到虚拟机共享文件，执行。

$ ./gdbserver-aarch64 0.0.0.0:2333 ./hello_aarch64

gdbserver报错，原因是没有编译静态文件。

-/bin/sh: ./gdbserver-aarch64: not found

修改gdbserver的Makefile，添加-static参数，再次编译。

客户机执行

$ ./gdbserver-aarch64 0.0.0.0:2333 ./hello_aarch64

主机中执行

$ gdb-multiarch

gef➤ set architecture aarch64

The target architecture is assumed to be aarch64

gef➤ gef-remote -q 192.168.1.20:2333

gef工具的安装可以参考这篇：

《ARM汇编基础教程番外篇——配置实验环境》（点击阅读原文即可获取）

至此，AArch64调试环境已经搭建好了，不知不觉已经写了这么多。本来打算将AArch32也放一起的，看来只能放在下篇了。

- End -

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