Joern查询进阶_io.joern-程序员宅基地

技术标签： joern  静态分析  

这篇文章主要介绍如何用joern进行更灵活地分析源码，适用于Joern 1.x版本

Joern提供了一种基于Scala的查询语言。这种方式的好处是自动继承了所有宿主语言的特性。所以我们可以实用scala编程方式去编写joern的脚本。这篇文章将介绍joern查询语言的基础概念，并举例子介绍。

PS:在查询之前，我们需要使用importCpg或者loadCpg来导入joern-parse生成的代码属性图。

importCpg("../output/testcode.bin.zip")

节点，标签，表达式

用cpg.all来查询代码属性图中的所有节点：

cpg.all
$ res2: NodeSteps[StoredNode] = io.shiftleft.semanticcpg.language.NodeSteps@2d2ffced

用cpg.all输出的结果不是一个列表，而是一个NodeSteps[StoreNode]的类型，我们可以把这个认为是一个表达式，只在求值的时候生成所有节点。这种方法的好处是我们可以组合表达式，而不需要去计算他。然后我们可以在费力评估之前，进行合法性检查和查询优化，提高效率。

要评估这个表达式，我们可以强行将其转化为列表：

cpg.all.toList.size

这个查询会返回图中所有节点的数目，由于toList是一个常用操作，作者用.l来替代toList,就比如下面这样

cpg.all.l.size

在这里插入图片描述

然后每个节点都有一个标签，标签指的是由节点表示的程序构造的类型。要想大致浏览一下图里的label，可以使用下面的查询：

cpg.all.label.toSet.toList.sorted

在这里插入图片描述

在这个查询中，表达式cpg.all.label调用了toSet的方法。然后这个scala集合再被转换成列表并排序。PS：toList和sorted都是scala自带的api接口。

术语Step是继承了图遍历语言Gremlin,Step表示在图中走了一步，经常结合函数来组成一个遍历。我们可以认为遍历是表达节点结合的表达式。

表达式类型

对于每个节点标签，相应的类型由查询语言定义，比如节点的方法对应的标签是METHOD。对于每个节点，都定义了一个starter来代表所有带这个标签的节点。比如：

cpg.method

在这里插入图片描述

另外，可以通过输入cpg.然后按TAB键来获得一个完整的starter列表。

在这里插入图片描述
建议最好采用特定类型的starter来查询，如果用通用的cpg.all不能确定哪种类型的节点被处理了。使用特定的starter比如.method可以使用scala的类型系统来在查询之前进行自动补全并检测非法的查询。

节点ID

对于每个节点，都存储了一个ID。这个ID是一个很长的整数来唯一地表示节点。我们不必用Joern的脚本去提取节点的ID，但是当节点传递给外部工具的时候，尤其是这些外部工具要进行后续的查询时，这个ID可能会派上用场。下面这个查询返回所有文件节点的ID：

cpg.file.id.l

在这里插入图片描述

在接收到这个结果之前，外部工具可能会调用第一个文件节点进行后续的查询。如果这样的话，我们可以使用下面的查询：

cpg.id(16).l

在这里插入图片描述

需要注意的是，由cpg.id(16)返回的节点类型在编译时是未知的，因此，cpg.id(16)的类型是List[Nothing]。实际上，外部工具通常是知道节点的类型（通过之前的查询得知），比如我们这个例子，ID16是一个文件类型的节点。所以，一个显式的转换可以把我们带回到类型化的世界：

cpg.id(16).asInstanceOf[NodeSteps[nodes.File]].name.l

在这里插入图片描述

最后，cpg.id同样接收一个节点序列，比如：

cpg.id(Seq(16,14)).l

在这里插入图片描述

总体的查询框架

查询可以分为以下三个步骤：

  • 初始节点选择：所有的遍历都开始于一个初始节点的集合，比如：图里所有的方法，局部变量或者所有特定类型的参数。就是我们从哪里开始遍历图。
  • 遍历图：前一个步骤我们选择了初始节点，接下来，查询会根据属性和节点和边的类型，循着图的边去访问相邻的节点。这个步骤的最终目的是要找到所有的可以被遍历到的节点。这部分的查询通常以评估来结束，比如.l或者.toSet
  • 结果准备：最后，对结果进行一些准备工作，以便后续工具能够很容易地解释或处理这些结果。这个步骤可能会涉及到一些辅助查询操作。

下面举一个例子来简单说明。首先看看下面这个查询：

cpg.parameter.evalType(".*char.*")
	.method.name(".*parse.*")
	.map(x => (x.name, x.start.caller.id.l))
  • cpg.parameter.evalType(".*char.*")：表示如何选择初始节点。这里选择参数为*char类型的节点作为初始节点
  • .method.name(".*parse.*")：表示怎么遍历图。这里查看是否有可能遍历相关的方法并找到它的名称匹配parse.
  • .map(x => (x.name, x.start.caller.id.l))：表示用map提取你想要的信息。这里返回（name,caller）这两个信息，并使用辅助查询x.start.caller.id.l来获取caller。

运行结果如下：
在这里插入图片描述
这里可以在最后加上.l，就会显示列表，或者加上.toJson |> $outFile就会变成转换成json文件输出到outFile文件中去。
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