Фаззинг с помощью libFuzzer

Фаззинг, который просто предоставляет потенциально неверные, неожиданные или случайные данные в качестве входных данных для программы, является чрезвычайно эффективным способом поиска ошибок в больших программных системах и важной частью жизненного цикла разработки программного обеспечения.

Система сборки Android поддерживает фаззинг благодаря включению libFuzzer из проекта проекта инфраструктуры компилятора LLVM. LibFuzzer связан с тестируемой библиотекой и обрабатывает все выборки входных данных, изменения и отчеты о сбоях, которые происходят во время сеанса фаззинга. Дезинфицирующие средства LLVM используются для помощи в обнаружении повреждений памяти и показателей покрытия кода.

В этой статье представлено введение в libFuzzer для Android и как выполнить инструментальную сборку. Он также включает инструкции по написанию, запуску и настройке фаззеров.

Настройка и сборка

Чтобы убедиться, что на устройстве работает рабочий образ, вы можете загрузить заводской образ и прошить устройство. Кроме того, вы можете загрузить исходный код AOSP и следовать приведенному ниже примеру установки и сборки.

Совет : Для получения более подробной информации о настройке см. раздел Загрузка и сборка. Следуйте инструкциям, чтобы настроить среду сборки, загрузить исходный код и выполнить сборку Android (вплоть до команды make ).

Пример настройки

В этом примере предполагается, что целевым устройством является Pixel ( taimen ) и оно уже подготовлено для отладки по USB ( aosp_taimen-userdebug ). Вы можете загрузить другие бинарные файлы Pixel из бинарных файлов драйверов .

mkdir ~/bin
export PATH=~/bin:$PATH
curl https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repo
chmod a+x ~/bin/repo
repo init -u https://android.googlesource.com/platform/manifest -b master
repo sync -c -j8
wget https://dl.google.com/dl/android/aosp/google_devices-taimen-qq1a.191205.008-f4537f93.tgz
tar xvf google_devices-taimen-qq1a.191205.008-f4537f93.tgz
./extract-google_devices-taimen.sh
wget https://dl.google.com/dl/android/aosp/qcom-taimen-qq1a.191205.008-760afa6e.tgz
tar xvf qcom-taimen-qq1a.191205.008-760afa6e.tgz
./extract-qcom-taimen.sh
. build/envsetup.sh
lunch aosp_taimen-userdebug

Пример сборки

Первым шагом при запуске fuzz-целей является получение нового образа системы. Мы рекомендуем использовать как минимум последнюю разрабатываемую версию Android.

1. Выполните первоначальную сборку, выполнив:

   m

2. Чтобы вы могли прошить свое устройство, загрузите его в режиме быстрой загрузки, используя соответствующую комбинацию клавиш .
3. Разблокируйте загрузчик и прошейте только что скомпилированный образ с помощью следующих команд.

   fastboot oem unlock
   fastboot flashall
   

Теперь целевое устройство должно быть готово к фаззингу libFuzzer.

Написать фаззер

Чтобы проиллюстрировать написание сквозного фаззера с использованием libFuzzer в Android, используйте следующий уязвимый код в качестве тестового примера. Это помогает протестировать фаззер, убедиться, что все работает правильно, и проиллюстрировать, как выглядят данные о сбоях.

Вот тестовая функция.

#include <stdint.h>
#include <stddef.h>
bool FuzzMe(const char *Data, size_t DataSize) {
    return DataSize >= 3  &&
           Data[0] == 'F' &&
           Data[1] == 'U' &&
           Data[2] == 'Z' &&
           Data[3] == 'Z';  // ← Out of bounds access
}

Чтобы построить и запустить этот тестовый фаззер:

1. Нечеткая цель состоит из двух файлов: файла сборки и исходного кода нечеткой цели. Создавайте свои файлы рядом с библиотекой, которую вы фаззите. Дайте фаззеру имя, описывающее то, что он делает.
2. Напишите цель fuzz, используя libFuzzer. Цель фаззинга — это функция, которая берет блок данных заданного размера и передает его функции для фаззинга. Вот базовый фаззер для уязвимой тестовой функции:

   #include <stddef.h>
   #include <stdint.h>
   
   extern "C" int LLVMFuzzerTestOneInput(const char *data, size_t size) {
     // ...
     // Use the data to call the library you are fuzzing.
     // ...
     return FuzzMe(data, size);
   }
   

3. Укажите системе сборки Android создать двоичный файл фаззера. Чтобы построить фаззер, добавьте в файл Android.bp следующий код:

   cc_fuzz {
     name: "fuzz_me_fuzzer",
     srcs: [
       "fuzz_me_fuzzer.cpp",
     ],
     // If the fuzzer has a dependent library, uncomment the following section and
     // include it.
     // static_libs: [
     //   "libfoo", // Dependent library
     // ],
     //
     // The advanced features below allow you to package your corpus and
     // dictionary files during building. You can find more information about
     // these features at:
     //  - Corpus: https://llvm.org/docs/LibFuzzer.html#corpus
     //  - Dictionaries: https://llvm.org/docs/LibFuzzer.html#dictionaries
     // These features are not required for fuzzing, but are highly recommended
     // to gain extra coverage.
     // To include a corpus folder, uncomment the following line.
     // corpus: ["corpus/*"],
     // To include a dictionary, uncomment the following line.
     // dictionary: "fuzz_me_fuzzer.dict",
   }
   

   .
4. Чтобы сделать фаззер для запуска на целевом (устройстве):

   SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
   

5. Чтобы сделать фаззер для работы на хосте:

   SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer
   

Для удобства определите некоторые переменные оболочки, содержащие путь к вашей цели fuzz и имя двоичного файла (из файла сборки, который вы написали ранее).

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

После выполнения этих шагов у вас должен быть встроенный фаззер. Расположение фаззера по умолчанию (для этого примера сборки Pixel):

$ ANDROID_PRODUCT_OUT /data/fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME для устройства.

$ ANDROID_HOST_OUT /fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME для хоста.

Запустите свой фаззер на хосте

Добавьте в свой файл сборки Android.bp:

host_supported: true,

Обратите внимание, что это можно применить, только если библиотека, которую вы хотите фаззить, поддерживается хостом.

Запустите фаззер на хосте, просто запустив встроенный двоичный файл фаззера:

$ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME

Запустите фаззер на устройстве

Мы хотим скопировать это на ваше устройство с помощью adb .

1. Чтобы загрузить эти файлы в каталог на устройстве, выполните следующие команды:

   adb root
   adb sync data
    

2. Запустите тестовый фаззер на устройстве с помощью этой команды:

   adb shell /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME \
     /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/corpus

Это приводит к выводу, аналогичному приведенному ниже примеру вывода.

Совет : См . документацию LibFuzzer для получения дополнительной информации о том, как читать вывод libFuzzer.

INFO: Seed: 913963180
INFO: Loaded 2 modules   (16039 inline 8-bit counters): 16033 [0x7041769b88, 0x704176da29), 6 [0x60e00f4df0, 0x60e00f4df6),
INFO: Loaded 2 PC tables (16039 PCs): 16033 [0x704176da30,0x70417ac440), 6 [0x60e00f4df8,0x60e00f4e58),
INFO: -max_len is not provided; libFuzzer will not generate inputs larger than 4096 bytes
INFO: A corpus is not provided, starting from an empty corpus
#2	INITED cov: 5 ft: 5 corp: 1/1b exec/s: 0 rss: 24Mb
#10	NEW    cov: 6 ft: 6 corp: 2/4b lim: 4 exec/s: 0 rss: 24Mb L: 3/3 MS: 3 CopyPart-ChangeByte-InsertByte-
#712	NEW    cov: 7 ft: 7 corp: 3/9b lim: 8 exec/s: 0 rss: 24Mb L: 5/5 MS: 2 InsertByte-InsertByte-
#744	REDUCE cov: 7 ft: 7 corp: 3/7b lim: 8 exec/s: 0 rss: 25Mb L: 3/3 MS: 2 ShuffleBytes-EraseBytes-
#990	REDUCE cov: 8 ft: 8 corp: 4/10b lim: 8 exec/s: 0 rss: 25Mb L: 3/3 MS: 1 ChangeByte-
==18631==ERROR: HWAddressSanitizer: tag-mismatch on address 0x0041e00b4183 at pc 0x0060e00c5144
READ of size 1 at 0x0041e00b4183 tags: f8/03 (ptr/mem) in thread T0
    #0 0x60e00c5140  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0xf140)
    #1 0x60e00ca130  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0x14130)
    #2 0x60e00c9b8c  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0x13b8c)
    #3 0x60e00cb188  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0x15188)
    #4 0x60e00cbdec  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0x15dec)
    #5 0x60e00d8fbc  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0x22fbc)
    #6 0x60e00f0a98  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0x3aa98)
    #7 0x7041b75d34  (/data/fuzz/arm64/lib/libc.so+0xa9d34)

[0x0041e00b4180,0x0041e00b41a0) is a small allocated heap chunk; size: 32 offset: 3
0x0041e00b4183 is located 0 bytes to the right of 3-byte region [0x0041e00b4180,0x0041e00b4183)
allocated here:
    #0 0x70418392bc  (/data/fuzz/arm64/lib/libclang_rt.hwasan-aarch64-android.so+0x212bc)
    #1 0x60e00ca040  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0x14040)
    #2 0x60e00c9b8c  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0x13b8c)
    #3 0x60e00cb188  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0x15188)
    #4 0x60e00cbdec  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0x15dec)
    #5 0x60e00d8fbc  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0x22fbc)
    #6 0x60e00f0a98  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0x3aa98)
    #7 0x7041b75d34  (/data/fuzz/arm64/lib/libc.so+0xa9d34)
    #8 0x60e00c504c  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0xf04c)
    #9 0x70431aa9c4  (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0x519c4)

Thread: T1 0x006700006000 stack: [0x007040c55000,0x007040d4ecc0) sz: 1023168 tls: [0x000000000000,0x000000000000)
Thread: T0 0x006700002000 stack: [0x007fe51f3000,0x007fe59f3000) sz: 8388608 tls: [0x000000000000,0x000000000000)
Memory tags around the buggy address (one tag corresponds to 16 bytes):
   00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00
   00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00
   00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00
   00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00
   00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00
   00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00
   00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00
   08  00  cf  08  dc  08  cd  08  b9  08  1a  1a  0b  00  04  3f
=> 27  00  08  00  bd  bd  2d  07 [03] 73  66  66  27  27  20  f6 <=
   5b  5b  87  87  03  00  01  00  4f  04  24  24  03  39  2c  2c
   05  00  04  00  be  be  85  85  04  00  4a  4a  05  05  5f  5f
   00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00
   00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00
   00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00
   00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00
   00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00
   00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00  00
Tags for short granules around the buggy address (one tag corresponds to 16 bytes):
   04  ..  ..  cf  ..  dc  ..  cd  ..  b9  ..  ..  3f  ..  57  ..
=> ..  ..  21  ..  ..  ..  ..  2d [f8] ..  ..  ..  ..  ..  ..  .. <=
   ..  ..  ..  ..  9c  ..  e2  ..  ..  4f  ..  ..  99  ..  ..  ..
See https://clang.llvm.org/docs/HardwareAssistedAddressSanitizerDesign.html#short-granules for a description of short granule tags
Registers where the failure occurred (pc 0x0060e00c5144):
    x0  f8000041e00b4183  x1  000000000000005a  x2  0000000000000006  x3  000000704176d9c0
    x4  00000060e00f4df6  x5  0000000000000004  x6  0000000000000046  x7  000000000000005a
    x8  00000060e00f4df0  x9  0000006800000000  x10 0000000000000001  x11 00000060e0126a00
    x12 0000000000000001  x13 0000000000000231  x14 0000000000000000  x15 000e81434c909ede
    x16 0000007041838b14  x17 0000000000000003  x18 0000007042b80000  x19 f8000041e00b4180
    x20 0000006800000000  x21 000000000000005a  x22 24000056e00b4000  x23 00000060e00f5200
    x24 00000060e0128c88  x25 00000060e0128c20  x26 00000060e0128000  x27 00000060e0128000
    x28 0000007fe59f16e0  x29 0000007fe59f1400  x30 00000060e00c5144
SUMMARY: HWAddressSanitizer: tag-mismatch (/data/fuzz/arm64/example_fuzzer/example_fuzzer+0xf140)
MS: 1 ChangeByte-; base unit: e09f9c158989c56012ccd88111b82f778a816eae
0x46,0x55,0x5a,
FUZ
artifact_prefix='./'; Test unit written to ./crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60
Base64: RlVa

В выходных данных примера сбой был вызван fuzz_me_fuzzer.cpp в строке 10:

      Data[3] == 'Z';  // :(

Это прямое чтение за пределами границ, если Data имеет длину 3.

После того, как вы запустите свой фаззер, вывод часто приводит к сбою, а оскорбительный ввод сохраняется в корпусе и получает идентификатор. В выходных данных примера это crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60 .

Чтобы получить информацию о сбое при фаззинге на устройстве, введите эту команду, указав свой идентификатор сбоя:

adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID

Обратите внимание, что для сохранения тестовых наборов в нужном каталоге вы можете использовать папку корпуса (как в приведенном выше примере) или использовать аргумент Artifact_prefix (например, `-artifact_prefix=/data/fuzz/where/my/crashes /иди`).

При фаззинге на хосте информация о сбое появляется в папке сбоя в локальной папке, где запускается фаззер.

Дополнительные сведения о libFuzzer см. в документации по апстриму.