Środek do czyszczenia adresu jądra (KASan)

Podobnie jak oparte na LLVM narzędzia dezynfekujące komponenty przestrzeni użytkownika, Android zawiera moduł Kernel Address Sanitizer (KASAN). KASAN to połączenie modyfikacji jądra i czasu kompilacji, w wyniku czego powstaje system instrumentalny, który pozwala na prostsze wykrywanie błędów i analizę głównych przyczyn.

KASAN potrafi wykryć wiele typów naruszeń pamięci w jądrze. Może także wykrywać odczyty i zapisy poza granicami stosu, sterty i zmiennych globalnych, a także wykrywa użycie po zwolnieniu i podwójne zwolnienie.

Podobnie jak ASAN, KASAN wykorzystuje kombinację instrumentacji funkcji pamięci w czasie kompilacji i pamięci cieniowej do śledzenia dostępu do pamięci w czasie wykonywania. W KASAN jedna ósma przestrzeni pamięci jądra jest przeznaczona na pamięć cieni, która określa, czy dostęp do pamięci jest prawidłowy, czy nie.

KASAN jest obsługiwany na architekturach x86_64 i arm64. Jest częścią jądra nadrzędnego od wersji 4.0 i zostało przeniesione do jąder opartych na systemie Android 3.18.

Oprócz KASAN, kcov to kolejna modyfikacja jądra, która jest przydatna do testowania. kcov został opracowany, aby umożliwić testowanie rozmycia w jądrze pod kątem zasięgu. Mierzy pokrycie w kategoriach wejść wywołań systemowych i jest przydatny w systemach fuzzingowych, takich jak syzkaller .

Realizacja

Aby skompilować jądro z włączonymi KASAN i kcov, dodaj następujące flagi kompilacji do konfiguracji kompilacji jądra:

CONFIG_KASAN
CONFIG_KASAN_INLINE
CONFIG_TEST_KASAN
CONFIG_KCOV
CONFIG_SLUB
CONFIG_SLUB_DEBUG
CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_SIZE

I usunięcie następujących elementów:

CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
CONFIG_SLUB_DEBUG_PANIC_ON
CONFIG_KASAN_OUTLINE
CONFIG_KERNEL_LZ4

Następnie zbuduj i flashuj jądro jak zwykle. Jądro KASAN jest znacznie większe od oryginału. W razie potrzeby zmodyfikuj parametry rozruchu i ustawienia programu ładującego, aby uwzględnić to.

Po flashowaniu jądra sprawdź dzienniki rozruchu jądra, aby zobaczyć, czy KASAN jest włączony i działa. Jądro uruchomi się z informacjami o mapie pamięci dla KASAN, takimi jak:

...
[    0.000000] c0      0 Virtual kernel memory layout:
[    0.000000] c0      0     kasan   : 0xffffff8000000000 - 0xffffff9000000000   (    64 GB)
[    0.000000] c0      0     vmalloc : 0xffffff9000010000 - 0xffffffbdbfff0000   (   182 GB)
[    0.000000] c0      0     vmemmap : 0xffffffbdc0000000 - 0xffffffbfc0000000   (     8 GB maximum)
[    0.000000] c0      0               0xffffffbdc0000000 - 0xffffffbdc3f95400   (    63 MB actual)
[    0.000000] c0      0     PCI I/O : 0xffffffbffa000000 - 0xffffffbffb000000   (    16 MB)
[    0.000000] c0      0     fixed   : 0xffffffbffbdfd000 - 0xffffffbffbdff000   (     8 KB)
[    0.000000] c0      0     modules : 0xffffffbffc000000 - 0xffffffc000000000   (    64 MB)
[    0.000000] c0      0     memory  : 0xffffffc000000000 - 0xffffffc0fe550000   (  4069 MB)
[    0.000000] c0      0       .init : 0xffffffc001d33000 - 0xffffffc001dce000   (   620 KB)
[    0.000000] c0      0       .text : 0xffffffc000080000 - 0xffffffc001d32284   ( 29385 KB)
...

A tak będzie wyglądał błąd:

[   18.539668] c3      1 ==================================================================
[   18.547662] c3      1 BUG: KASAN: null-ptr-deref on address 0000000000000008
[   18.554689] c3      1 Read of size 8 by task swapper/0/1
[   18.559988] c3      1 CPU: 3 PID: 1 Comm: swapper/0 Tainted: G        W      3.18.24-xxx #1
[   18.569275] c3      1 Hardware name: Android Device
[   18.577433] c3      1 Call trace:
[   18.580739] c3      1 [<ffffffc00008b32c>] dump_backtrace+0x0/0x2c4
[   18.586985] c3      1 [<ffffffc00008b600>] show_stack+0x10/0x1c
[   18.592889] c3      1 [<ffffffc001481194>] dump_stack+0x74/0xc8
[   18.598792] c3      1 [<ffffffc000202ee0>] kasan_report+0x11c/0x4d0
[   18.605038] c3      1 [<ffffffc00020286c>] __asan_load8+0x20/0x80
[   18.611115] c3      1 [<ffffffc000bdefe8>] android_verity_ctr+0x8cc/0x1024
[   18.617976] c3      1 [<ffffffc000bcaa2c>] dm_table_add_target+0x3dc/0x50c
[   18.624832] c3      1 [<ffffffc001bdbe60>] dm_run_setup+0x50c/0x678
[   18.631082] c3      1 [<ffffffc001bda8c0>] prepare_namespace+0x44/0x1ac
[   18.637676] c3      1 [<ffffffc001bda170>] kernel_init_freeable+0x328/0x364
[   18.644625] c3      1 [<ffffffc001478e20>] kernel_init+0x10/0xd8
[   18.650613] c3      1 ==================================================================

Dodatkowo, jeśli w twoim jądrze są włączone moduły, możesz załadować moduł jądra test_kasan w celu dalszych testów. Moduł próbuje uzyskać dostęp do pamięci poza granicami i wykorzystać ją po zwolnieniu, i jest przydatny do zapewnienia prawidłowego włączenia KASan na urządzeniu docelowym.