Fuzz z libFuzzer

Fuzzing, czyli po prostu dostarczanie potencjalnie nieprawidłowych, nieoczekiwanych lub losowych danych jako danych wejściowych do programu to niezwykle skuteczny sposób znajdowania błędów dużych systemów oprogramowania i stanowi ważną część procesu tworzenia oprogramowania. cyklu życia.

System kompilacji Androida obsługuje rozmycie poprzez uwzględnienie biblioteki libFuzzer z w projekcie infrastruktury kompilatora LLVM. LibFuzzer jest połączony z testowaną biblioteką i obsługuje wszystkie dane wejściowe wyboru, mutacji i zgłaszania awarii, które mają miejsce podczas sesji rozmycia. Programy dezynfekcji LLVM są używane do wykrywania błędów pamięci i tworzenia kodu danych o pokryciu.

Ten artykuł zawiera wprowadzenie do aplikacji libFuzzer na Androida i omówienie jej działania. co daje solidną konstrukcję. Zawiera również instrukcje pisania, uruchamiania i uruchamiania i dostosować filtry.

Konfiguracja i kompilacja

Aby mieć pewność, że obraz na urządzeniu działa, możesz pobrać fabryka obraz i zainstaluj ją. Możesz też pobrać źródło AOSP z kodem, a potem postępuj zgodnie z poniższym przykładem konfiguracji i kompilacji.

Przykładowa konfiguracja

W tym przykładzie zakładamy, że urządzeniem docelowym jest Pixel (taimen) i jest już przygotowany do debugowania USB (aosp_taimen-userdebug). Ty mogą pobierać inne pliki binarne Pixela z plików binarnych sterowników. 

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

Przykładowa kompilacja

Pierwszym krokiem do uruchomienia celów rozmytych jest pobranie nowego obrazu systemu. Śr zalecamy korzystanie z najnowszej wersji deweloperskiej Androida.

  1. Przeprowadź wstępną kompilację, udostępniając: 
    m
  2. Aby móc zainstalować aktualizację urządzenia, uruchom je w trybie szybkiego rozruchu przez odpowiedni kombinacji klawiszy.
  3. Odblokuj program rozruchowy i wgraj nowo skompilowany obraz za pomocą tego poleceń. 
    fastboot oem unlock
fastboot flashall

Urządzenie docelowe powinno być teraz gotowe do wymazywania biblioteki libFuzzer.

Napisz rozmycie

Aby zilustrować pisanie pełnego rozmycia za pomocą libFuzzer w Androidzie, użyj który jest podatny na ataki. Pomoże to przetestować zamazywanie. Upewnij się, wszystko działa prawidłowo i pokaże, jak wyglądają dane dotyczące awarii.

Oto funkcja testowa. 

#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
}

Aby skompilować i uruchomić ten testowy filtr rozmywający:

  1. Cel rozmyty składa się z 2 plików: pliku kompilacji i docelowego kodu źródłowego. Utwórz pliki w miejscu obok biblioteki, z którą się umyka. Czas na rozmycie nazwa, która opisuje, do czego służy.
  2. Utwórz obiekt rozmyty za pomocą biblioteki libFuzzer. Cel rozmycia to funkcja, która pobiera blob danych o określonym rozmiarze i przekazuje go do funkcji rozmyty. Oto podstawowy fragment kodu dla funkcji testu podatności na zagrożenia: 
    #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. Poproś system kompilacji Androida, aby utworzył plik binarny Fuzzer. Aby utworzyć zamykacz, dodaj do pliku Android.bp ten kod: 
    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. Aby zrobić zamazywanie do biegu na cel (urządzenie): 
    SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
  5. Aby ułatwić działanie funkcji na hoście: 
    SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer

Dla wygody zdefiniuj zmienne powłoki zawierające ścieżkę do tekstu „target” i nazwę pliku binarnego (z zapisanego wcześniej pliku kompilacji).

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

Po wykonaniu tych czynności powinien być gotowy rozmywacz. Domyślny lokalizacja rozmycia (w przypadku przykładowej kompilacji Pixela) to:

  • ANDROID_PRODUCT_OUT/dane/fuzz/$TARGET_ARCH/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME za urządzenia.
  • ANDROID_HOST_OUT/fuzz/$TARGET_ARCH/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME za gospodarza.

    • Uruchom rozmycie na hoście

  • Dodaj do pliku kompilacji Android.bp: 
    host_supported: true,
    Pamiętaj, że tę opcję można zastosować tylko wtedy, gdy biblioteka, którą chcesz zamazać, jest hostowana obsługiwane.
  • Uruchom Fuzzer na hoście, uruchamiając utworzony plik binarny Fuzzer: 
    $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME

    • Uruchom rozmywacz na urządzeniu

    Chcemy skopiować to na Twoje urządzenie za pomocą konta adb.

    1. Aby przesłać te pliki do katalogu na urządzeniu, uruchom te polecenia: 
      adb root
adb sync data
    2. Uruchom test za pomocą rozmycia na urządzeniu za pomocą tego polecenia: 
      adb shell /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME \
  /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/corpus

    W ten sposób otrzymasz dane wyjściowe podobne do tych poniżej. 

    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

    W przykładowych danych wyjściowych awaria została spowodowana przez regułę fuzz_me_fuzzer.cpp w wierszu 10:

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

    To prosty zapis poza granicami, jeśli data ma długość 3.

    Po uruchomieniu rozmywacza dane wyjściowe często kończą się awarią i naruszeniem są zapisywane w korpusie z przypisanym identyfikatorem. W przykładowych danych wyjściowych jest to crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60

    Aby pobrać informacje o awarii podczas usuwania danych na urządzeniu, uruchom to polecenie: podając identyfikator awarii:

    adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID
    Aby zapisać przypadki testowe we właściwym katalogu, możesz użyć polecenia korpus (jak w przykładzie powyżej) lub użyj argumentu artifact_prefix (np. `-artifact_prefix=/data/fuzz/where/my/crashes/go`).

    Podczas usuwania danych na hoście informacje o awariach pojawiają się w folderze awarii w lokalny folder, w którym uruchamia się rozmywca.

    Wygeneruj pokrycie linii

    Zasięg linii jest bardzo przydatny dla programistów, ponieważ pozwala znaleźć w kodzie obszary, które nie i odpowiednio dostosować swoje rozmycie, by trafiły w te miejsca w przyszłych biegach.

    1. Aby wygenerować raporty o zasięgu za pomocą funkcji przybliżonych, wykonaj te czynności : 
      CLANG_COVERAGE=true NATIVE_COVERAGE_PATHS='*' make ${FUZZER_NAME}

    2. Po wypchnięciu zamazywania i jego zależności na urządzeniu uruchom cel rozmycia, używając LLVM_PROFILE_FILE w następujący sposób: 
      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. Aby wygenerować raport pokrycia, najpierw pobierz plik profraw z urządzenia, a następnie wygeneruj raport HTML do folderu o nazwie reference-html, jak pokazano poniżej: 
      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

    Więcej informacji o bibliotece libFuzzer znajdziesz w dokumentacji nadrzędnej.