libFuzzer ile fuzzing

Bir programa girdi olarak potansiyel olarak geçersiz, beklenmeyen veya rastgele veri sağlayan bulanıklaştırma, büyük yazılım sistemlerindeki hataları bulmanın son derece etkili bir yoludur ve yazılım geliştirme yaşam döngüsünün önemli bir parçasıdır.

Android'in derleme sistemi, LLVM derleyici altyapı projesi projesine libFuzzer'ın dahil edilmesi yoluyla bulanıklaştırmayı destekler. LibFuzzer, test edilen kütüphaneye bağlıdır ve fuzzing oturumu sırasında meydana gelen tüm girdi seçimini, mutasyonu ve kilitlenme raporlamasını yönetir. LLVM'nin temizleyicileri, bellek bozulması tespitine ve kod kapsamı ölçümlerine yardımcı olmak için kullanılır.

Bu makale, Android'de libFuzzer'a bir giriş ve araçlı bir yapının nasıl gerçekleştirileceğini sağlar. Ayrıca fuzzer'ları yazma, çalıştırma ve özelleştirme talimatlarını da içerir.

Kurulum ve derleme

Cihazda çalışan bir görüntünün olduğundan emin olmak için bir fabrika görüntüsü indirebilir ve cihazı flaşlayabilirsiniz. Alternatif olarak AOSP kaynak kodunu indirebilir ve aşağıdaki kurulum ve derleme örneğini takip edebilirsiniz.

Kurulum örneği

Bu örnekte, hedef aygıtın bir Piksel ( taimen ) olduğu ve USB hata ayıklaması ( aosp_taimen-userdebug ) için zaten hazır olduğu varsayılmaktadır. Diğer Pixel ikili dosyalarını Sürücü İkili Dosyalarından indirebilirsiniz.

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

Örnek oluştur

Fuzz hedeflerini çalıştırmanın ilk adımı yeni bir sistem görüntüsü elde etmektir. En azından Android'in en son geliştirme sürümünde olmanızı öneririz.

  1. İlk derlemeyi şu komutu vererek gerçekleştirin:
    m
  2. Cihazınızı flaşlamanıza izin vermek için, uygun tuş kombinasyonunu kullanarak cihazınızı fastboot moduna başlatın.
  3. Önyükleyicinin kilidini açın ve yeni derlenen görüntüyü aşağıdaki komutlarla flaşlayın.
    fastboot oem unlock
fastboot flashall

Hedef cihaz artık libFuzzer fuzzing için hazır olmalıdır.

Bir fuzzer yaz

Android'de libFuzzer kullanarak uçtan uca fuzzer yazmayı göstermek için aşağıdaki güvenlik açığı bulunan kodu bir test senaryosu olarak kullanın. Bu, fuzzer'ın test edilmesine, her şeyin doğru çalıştığından emin olunmasına ve kilitlenme verilerinin nasıl göründüğünün gösterilmesine yardımcı olur.

İşte test fonksiyonu.

#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
}

Bu test fuzzer'ını oluşturmak ve çalıştırmak için:

  1. Bir bulanık hedef iki dosyadan oluşur: bir yapı dosyası ve bulanık hedef kaynak kodu. Dosyalarınızı, fuzzing yaptığınız kitaplığın yanındaki bir konumda oluşturun. Fuzzer'a, fuzzer'ın ne yaptığını açıklayan bir ad verin.
  2. LibFuzzer kullanarak bir fuzz hedefi yazın. Fuzz hedefi, belirli bir boyuttaki bir veri bloğunu alan ve onu fuzz edilecek fonksiyona ileten bir fonksiyondur. İşte güvenlik açığı bulunan test işlevi için temel bir fuzzer:
    #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. Android'in derleme sistemine fuzzer ikili dosyasını oluşturmasını söyleyin. Fuzzer'ı oluşturmak için şu kodu Android.bp dosyasına ekleyin:
    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. Fuzzer'ın hedefte çalışmasını sağlamak için (Cihaz):
    SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
  5. Fuzzer'ın ana bilgisayarda çalışmasını sağlamak için:
    SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer

Kolaylık sağlamak için, fuzz hedefinizin yolunu ve ikili dosyanın adını (daha önce yazdığınız derleme dosyasından) içeren bazı kabuk değişkenlerini tanımlayın.

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

Bu adımları takip ettikten sonra yerleşik bir fuzzer'a sahip olmalısınız. Fuzzer'ın varsayılan konumu (bu örnek Pixel yapısı için):

  • Cihaz için $ ANDROID_PRODUCT_OUT /data/fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME .
  • Ana bilgisayar için $ ANDROID_HOST_OUT /fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME .

    • Fuzzer'ınızı ana bilgisayarda çalıştırın

  • Android.bp derleme dosyanıza ekleyin: 
    host_supported: true,
    Bunun yalnızca fuzz yapmak istediğiniz kitaplık ana bilgisayar tarafından destekleniyorsa uygulanabileceğini unutmayın.
  • Yerleşik fuzzer ikili dosyasını çalıştırarak fuzzer'ı ana bilgisayarda çalıştırın: 
    $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME

    • Fuzzer'ınızı cihazda çalıştırın

    Bunu adb kullanarak cihazınıza kopyalamak istiyoruz.

    1. Bu dosyaları cihazdaki bir dizine yüklemek için şu komutları çalıştırın:
      adb root
adb sync data
    2. Test fuzzer'ı cihazda şu komutla çalıştırın: 
      adb shell /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME \
  /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/corpus

    Bu, aşağıdaki örnek çıktıya benzer bir çıktıyla sonuçlanır.

    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

    Örnek çıktıda, çökmeye 10. satırdaki fuzz_me_fuzzer.cpp neden oldu:

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

    data uzunluğu 3 ise bu basit bir sınır dışı okumadır.

    Fuzzer'ınızı çalıştırdıktan sonra çıktı genellikle bir çökmeyle sonuçlanır ve rahatsız edici girdi, derlemde kaydedilir ve bir kimlik verilir. Örnek çıktıda bu, crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60 şeklindedir.

    Cihazda fuzzing yaparken kilitlenme bilgilerini almak için kilitlenme kimliğinizi belirterek bu komutu verin:

    adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID
    Test senaryolarının doğru dizine kaydedilmesini sağlamak için corpus klasörünü (yukarıdaki örnekte olduğu gibi) kullanabileceğinizi veya artefakt_prefix argümanını (örn. `-artifact_prefix=/data/fuzz/where/my/crashes) kullanabileceğinizi unutmayın. /git`).

    Ana bilgisayarda fuzzing yapılırken, fuzzer'ın çalıştırıldığı yerel klasördeki kilitlenme klasöründe kilitlenme bilgileri görünür.

    Hat Kapsamı Oluştur

    Hat kapsamı geliştiriciler için çok faydalıdır çünkü kodda kapsanmayan alanları belirleyebilirler ve gelecekteki fuzzing çalışmalarında bu alanlara ulaşmak için fuzzer'larını buna göre güncelleyebilirler.

    1. Fuzzer kapsama raporları oluşturmak için aşağıdaki adımları çalıştırın:
      CLANG_COVERAGE=true NATIVE_COVERAGE_PATHS='*' make ${FUZZER_NAME}

    2. Fuzzer'ı ve bağımlılıklarını cihaza gönderdikten sonra fuzz hedefini LLVM_PROFILE_FILE ile aşağıdaki gibi çalıştırın:
      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. Önce profraw dosyasını cihazdan çıkarıp ardından html raporunu aşağıda gösterildiği gibi kapsama-html adlı bir klasöre oluşturarak kapsam raporunu oluşturun:
      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

    LibFuzzer hakkında daha fazla bilgi için yukarı akış belgelerine bakın.