Fuzz mit libFuzzer

Fuzzing, also lediglich potenziell ungültige, unerwartete oder zufällig generierte Inhalte Daten als Eingabe für ein Programm nutzen, ist eine äußerst effektive Möglichkeit, Fehler in Softwaresysteme und ist ein wichtiger Teil der Softwareentwicklung, zu entwickeln.

Das Build-System von Android unterstützt Fuzzing durch die Einbeziehung von libFuzzer von Projekt des LLVM-Compiler-Infrastrukturprojekts. LibFuzzer ist mit der zu testenden Bibliothek verknüpft und verarbeitet alle Eingaben. Auswahl, Mutation und Crash Reporting während einer Fuzzing-Sitzung. Die Desinfektionsmittel von LLVM unterstützen die Erkennung von Speicherschäden und den Code. Abdeckungsmesswerten.

Dieser Artikel bietet eine Einführung in libFuzzer für Android ein instrumentierter Build. Sie enthält auch Anweisungen zum Schreiben, Ausführen und die Fuzzer anpassen.

Einrichten und erstellen

Um sicherzustellen, dass ein funktionierendes Image auf einem Gerät ausgeführt wird, können Sie Folgendes herunterladen: in einem Werk Bild und flashen Sie das Gerät. Alternativ können Sie die AOSP-Quelle herunterladen und folgen Sie der Anleitung unten.

Beispiel für die Einrichtung

In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass das Zielgerät ein Pixel (taimen) ist und ist bereits auf USB-Debugging vorbereitet (aosp_taimen-userdebug). Ich Sie können weitere Pixel-Binärprogramme aus Treiber-Binärdateien herunterladen. 

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 main
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

Build-Beispiel

Der erste Schritt beim Ausführen von Fuzz-Zielen besteht darin, ein neues System-Image abzurufen. Mi. empfehlen wir, mindestens die neueste Android-Entwicklerversion zu nutzen.

  1. Führen Sie den ersten Build mit folgendem Befehl aus: 
    m
  2. Damit du dein Gerät flashen kannst, starte es im Schnellstartmodus (Fastboot mode) mit das entsprechende Tastenkombination
  3. Entsperren Sie den Bootloader und flashen Sie das neu kompilierte Image mit folgendem Befehl: . 
    fastboot oem unlock
fastboot flashall

Das Zielgerät sollte nun für das libFuzzer-Fuzzing bereit sein.

Fuzzer schreiben

Um das Schreiben eines End-to-End-Fuzzers mithilfe von libFuzzer in Android zu veranschaulichen, verwenden Sie die Methode wenn Sie anfälligen Code als Testfall verwenden. So können Sie den Fuzzer testen, und die Absturzdaten zu veranschaulichen.

Hier ist die Testfunktion. 

#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
}

So erstellen Sie diesen Test-Fuzzer und führen ihn aus:

  1. Ein Fuzz-Ziel besteht aus zwei Dateien: einer Build-Datei und dem Fuzz-Zielquellcode. Erstellen Sie Ihre Dateien an einem Speicherort neben der Bibliothek, für die Sie Fuzzing erstellen. Gib dem Fuzzer eine der die Funktion des Fuzzers beschreibt.
  2. Schreibe ein Fuzz-Ziel mit libFuzzer. Das Fuzz-Ziel ist eine Funktion, nimmt ein Daten-Blob mit einer bestimmten Größe und übergibt es an die Funktion, und unscharf. Hier ist ein einfacher Fuzzer für die anfällige Testfunktion: 
    #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. Bitten Sie das Build-System von Android, die Fuzzer-Binärdatei zu erstellen. Fügen Sie der Datei Android.bp diesen Code hinzu, um den Fuzzer zu erstellen: 
    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. So legen Sie den Fuzzer für die Ausführung auf dem Ziel (Gerät) fest: 
    SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
  5. So erstellen Sie den Fuzzer für die Ausführung auf dem Host: 
    SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer

Der Einfachheit halber definieren Sie einige Shell-Variablen, die den Pfad zu Ihrem Fuzz enthalten. Ziel und den Namen der Binärdatei (aus der Build-Datei, die Sie zuvor geschrieben haben) hinzu.

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

Nachdem Sie diese Schritte ausgeführt haben, sollten Sie einen erstellten Fuzzer haben. Standardeinstellung Speicherort für den Fuzzer (in diesem Pixel-Build):

  • $ANDROID_PRODUCT_OUT/Daten/fuzz/$TARGET_ARCH/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME für .
  • $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/$TARGET_ARCH/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME für den Host.

    • Fuzzer auf Host ausführen

  • Füge deiner Android.bp-Build-Datei Folgendes hinzu: 
    host_supported: true,
    Beachten Sie, dass dies nur angewendet werden kann, wenn die Bibliothek, für die Sie Fuzzing verwenden möchten, eine Host-Bibliothek ist unterstützt.
  • Führen Sie den Fuzzer auf dem Host aus, indem Sie einfach die erstellte Fuzzer-Binärdatei ausführen: 
    $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME

    • Fuzzer auf dem Gerät ausführen

    Wir möchten dies mit adb auf dein Gerät kopieren.

    1. Um diese Dateien in ein Verzeichnis auf dem Gerät hochzuladen, führen Sie Folgendes aus: Befehle: 
      adb root
adb sync data
    2. Führen Sie den Test Fuzzer mit dem folgenden Befehl auf dem Gerät aus: 
      adb shell /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME \
  /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/corpus

    Dies führt zu einer Ausgabe, die der Beispielausgabe unten ähnelt. 

    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

    In der Beispielausgabe wurde der Absturz durch fuzz_me_fuzzer.cpp verursacht in Zeile 10:

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

    Dies ist ein einfacher Lesevorgang außerhalb des gültigen Bereichs, wenn data die Länge 3 hat.

    Nachdem Sie den Fuzzer ausgeführt haben, führt die Ausgabe häufig zu einem Absturz und dem Problem Eingabe wird im Korpus gespeichert und erhält eine ID. In der Beispielausgabe ist dies crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60

    Geben Sie folgenden Befehl ein, um beim Fuzzing auf dem Gerät Absturzinformationen abzurufen: unter Angabe der Absturz-ID:

    adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID
    Damit Testfälle im richtigen Verzeichnis gespeichert werden, können Sie die Methode corpus-Ordner (wie im obigen Beispiel) oder verwenden Sie das Argument „artifact_prefix“ (z.B. „-artifact_prefix=/data/fuzz/where/my/crashes/go“).

    Beim Fuzzing auf dem Host werden Absturzinformationen im Absturzordner im lokalen Ordner, in dem der Fuzzer ausgeführt wird.

    Linienabdeckung generieren

    Die Linienabdeckung ist für Entwickler sehr nützlich, da sie Bereiche im Code bestimmen können, die nicht und aktualisieren ihre Fuzzers entsprechend, um diese Bereiche bei zukünftigen Fuzzing-Läufen zu erreichen.

    1. Führen Sie die folgenden Schritte aus, um Fuzzer-Abdeckungsberichte zu erstellen : 
      CLANG_COVERAGE=true NATIVE_COVERAGE_PATHS='*' make ${FUZZER_NAME}

    2. Nachdem Sie den Fuzzer und seine Abhängigkeiten auf das Gerät übertragen haben, führen Sie das Fuzz-Ziel mit LLVM_PROFILE_FILE so: 
      DEVICE_TRACE_PATH=/data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/${FUZZER_NAME}/data.profraw
adb shell LLVM_PROFILE_FILE=${DEVICE_TRACE_PATH} /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/${FUZZER_NAME}/${FUZZER_NAME} -runs=1000

    3. Erstellen Sie den Abdeckungsbericht, indem Sie zunächst die Profraw-Datei vom Gerät abrufen und dann den HTML-Bericht in einem Ordner namens "cover-html" erstellen, wie unten dargestellt: 
      adb pull ${DEVICE_TRACE_PATH} data.profraw
llvm-profdata merge --sparse data.profraw --output data.profdata
llvm-cov show --format=html --instr-profile=data.profdata \
  symbols/data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/${FUZZER_NAME}/${FUZZER_NAME} \
  --output-dir=coverage-html --path-equivalence=/proc/self/cwd/,$ANDROID_BUILD_TOP

    Weitere Informationen zu libFuzzer finden Sie in der vorgelagerten Dokumentation.