Fuzzing، که صرفاً داده‌های بالقوه نامعتبر، غیرمنتظره یا تصادفی را به عنوان ورودی یک برنامه ارائه می‌کند، یک روش بسیار مؤثر برای یافتن اشکالات در سیستم‌های نرم‌افزاری بزرگ است و بخش مهمی از چرخه عمر توسعه نرم‌افزار است.
سیستم ساخت اندروید از fuzzing از طریق گنجاندن libFuzzer از پروژه زیرساخت کامپایلر LLVM پشتیبانی می کند. LibFuzzer با کتابخانه تحت آزمایش مرتبط است و تمام انتخاب ورودی، جهش و گزارش خرابی را که در طول یک جلسه فازی رخ می دهد، مدیریت می کند. ضدعفونی‌کننده‌های LLVM برای کمک به تشخیص خرابی حافظه و معیارهای پوشش کد استفاده می‌شوند.
در این مقاله مقدمه‌ای بر libFuzzer در اندروید و نحوه اجرای ساخت ابزار دقیق ارائه می‌شود. همچنین شامل دستورالعمل هایی برای نوشتن، اجرا، و سفارشی سازی fuzzer ها می باشد.
راه اندازی و ساخت
برای اطمینان از اینکه یک تصویر کار بر روی دستگاه اجرا می شود، می توانید یک تصویر کارخانه را دانلود کرده و دستگاه را فلش کنید. متناوباً، می‌توانید کد منبع AOSP را دانلود کنید و نمونه راه‌اندازی و ساخت زیر را دنبال کنید.
نمونه راه اندازی
این مثال فرض می‌کند که دستگاه مورد نظر یک پیکسل ( taimen ) است و از قبل برای اشکال‌زدایی USB آماده شده است ( aosp_taimen-userdebug ). می‌توانید باینری‌های Pixel دیگر را از Driver Binaries دانلود کنید.
mkdir ~/binexport PATH=~/bin:$PATHcurl https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repochmod a+x ~/bin/reporepo init -u https://android.googlesource.com/platform/manifest -b mainrepo sync -c -j8wget https://dl.google.com/dl/android/aosp/google_devices-taimen-qq1a.191205.008-f4537f93.tgztar xvf google_devices-taimen-qq1a.191205.008-f4537f93.tgz./extract-google_devices-taimen.shwget https://dl.google.com/dl/android/aosp/qcom-taimen-qq1a.191205.008-760afa6e.tgztar xvf qcom-taimen-qq1a.191205.008-760afa6e.tgz./extract-qcom-taimen.sh. build/envsetup.shlunch aosp_taimen-userdebug
نمونه ساخت
اولین گام در اجرای اهداف فازی، دریافت یک تصویر جدید از سیستم است. توصیه می کنیم حداقل از آخرین نسخه توسعه اندروید استفاده کنید.
- ساخت اولیه را با صدور انجام دهید:
m
- برای اینکه بتوانید دستگاه خود را فلش کنید، دستگاه خود را با استفاده از کلید ترکیبی مناسب به حالت فست بوت بوت کنید.
- بوت لودر را باز کنید و تصویر تازه کامپایل شده را با دستورات زیر فلش کنید.
fastboot oem unlockfastboot flashall
اکنون دستگاه مورد نظر باید برای fuzzing libFuzzer آماده باشد.
یک فوزر بنویسید
برای نشان دادن نوشتن یک fuzzer سرتاسر با استفاده از libFuzzer در اندروید، از کد آسیب پذیر زیر به عنوان یک مورد آزمایشی استفاده کنید. این کمک می کند تا fuzzer را آزمایش کنید، اطمینان حاصل کنید که همه چیز به درستی کار می کند، و نشان می دهد که داده های خرابی چگونه به نظر می رسند.
در اینجا تابع تست است.
#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
}
برای ساخت و اجرای این فازر آزمایشی:
- هدف فاز از دو فایل تشکیل شده است: یک فایل ساخت و کد منبع هدف فاز. فایل‌های خود را در مکانی در کنار کتابخانه‌ای که در حال تغییر دادن آن هستید، ایجاد کنید. نامی به fuzzer بدهید که توضیح دهد که fuzzer چه می کند.
- با استفاده از libFuzzer یک هدف فازی بنویسید. هدف فاز تابعی است که یک حباب از داده با اندازه مشخص را می گیرد و آن را به تابعی که قرار است فاز شود ارسال می کند. در اینجا یک fuzzer اساسی برای تابع تست آسیب پذیر آمده است:
#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); } - به سیستم ساخت اندروید بگویید که باینری fuzzer را ایجاد کند. برای ساخت fuzzer، این کد را به فایل
Android.bpاضافه کنید: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", } - برای ساخت فوزر برای اجرا روی هدف (دستگاه):
SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
- برای ساخت fuzzer برای اجرا در میزبان:
SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer
برای راحتی، چند متغیر پوسته شامل مسیر هدف فاز و نام باینری (از فایل ساختی که قبلا نوشتید) تعریف کنید.
export FUZZER_NAME=your_fuzz_target
پس از انجام این مراحل، باید یک فوزر ساخته شده داشته باشید. مکان پیش فرض برای fuzzer (برای مثال ساخت پیکسل) این است:
fuzzer خود را روی هاست اجرا کنید
host_supported: true,توجه داشته باشید که این تنها در صورتی می تواند اعمال شود که کتابخانه ای که می خواهید fuzz کنید از میزبان پشتیبانی شود.
$ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME
fuzzer خود را روی دستگاه اجرا کنید
ما می خواهیم این را با استفاده از adb در دستگاه شما کپی کنیم.
- برای آپلود این فایل ها در دایرکتوری روی دستگاه، این دستورات را اجرا کنید:
adb rootadb sync data - تست fuzzer را روی دستگاه با این دستور اجرا کنید:
adb shell /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME \ /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/corpus
این منجر به خروجی مشابه خروجی نمونه زیر می شود.
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
در خروجی مثال، خرابی توسط fuzz_me_fuzzer.cpp در خط 10 ایجاد شده است:
data[3] == 'Z'; // :(
اگر طول data 3 باشد، این یک خواندن خارج از محدوده ساده است.
پس از اجرای فوزر، خروجی اغلب منجر به خرابی می شود و ورودی متخلف در مجموعه ذخیره می شود و یک شناسه به آن داده می شود. در خروجی مثال، این crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60 است.
برای بازیابی اطلاعات خرابی هنگام fuzzing در دستگاه، این دستور را صادر کنید و شناسه خرابی خود را مشخص کنید:
adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_IDتوجه داشته باشید که برای ذخیره کردن تست‌ها در دایرکتوری مناسب، می‌توانید از پوشه corpus (مانند مثال بالا) استفاده کنید یا از آرگومان artifact_prefix استفاده کنید (مثلا «-artifact_prefix=/data/fuzz/where/my/crashes/go» ).
هنگام fuzzing در میزبان، اطلاعات خرابی در پوشه خرابی در پوشه محلی که fuzzer در آن اجرا می شود ظاهر می شود.
ایجاد پوشش خط
پوشش خط برای توسعه دهندگان بسیار مفید است زیرا آنها می توانند مناطقی را در کد مشخص کنند که پوشش داده نشده است و بر اساس آن fuzzer های خود را به روز کنند تا در اجراهای فازی آینده به آن مناطق ضربه بزنند.
- به منظور تولید گزارش های پوشش fuzzer، مراحل زیر را اجرا کنید:
CLANG_COVERAGE=true NATIVE_COVERAGE_PATHS='*' make ${FUZZER_NAME} - پس از فشار دادن fuzzer و وابستگی های آن به دستگاه، هدف fuzz را با
LLVM_PROFILE_FILEبه صورت زیر اجرا کنید:DEVICE_TRACE_PATH=/data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/${FUZZER_NAME}/data.profrawadb shell LLVM_PROFILE_FILE=${DEVICE_TRACE_PATH} /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/${FUZZER_NAME}/${FUZZER_NAME} -runs=1000 - گزارش پوشش را ابتدا با بیرون کشیدن فایل profraw از دستگاه و سپس تولید گزارش html در پوشه ای به نام coverage-html مطابق شکل زیر تهیه کنید:
adb pull ${DEVICE_TRACE_PATH} data.profrawllvm-profdata merge --sparse data.profraw --output data.profdatallvm-cov show --format=html --instr-profile=data.profdata \ symbols/data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/${FUZZER_NAME}/${FUZZER_NAME} \ --output-dir=coverage-html --path-equivalence=/proc/self/cwd/,$ANDROID_BUILD_TOP