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Fuzzer avec libFuzzer

Le fuzzing, qui fournit simplement des données potentiellement invalides, inattendues ou aléatoires en entrée d'un programme, est un moyen extrêmement efficace de trouver des bogues dans les grands systèmes logiciels et constitue une partie importante du cycle de vie du développement logiciel.

Le système de construction d'Android prend en charge le fuzzing grâce à l'inclusion de libFuzzer du projet de projet d'infrastructure de compilateur LLVM. LibFuzzer est lié à la bibliothèque testée et gère toutes les sélections d'entrée, les mutations et les rapports de plantage qui se produisent pendant une session de fuzzing. Les désinfectants de LLVM sont utilisés pour faciliter la détection de la corruption de la mémoire et les mesures de couverture du code.

Cet article fournit une introduction à libFuzzer sur Android et comment effectuer une construction instrumentée. Il comprend également des instructions pour écrire, exécuter et personnaliser les fuzzers.

Configurer et construire

Pour vous assurer d'avoir une image de travail en cours d'exécution sur un appareil, vous pouvez télécharger une image d'usine et flasher l'appareil. Vous pouvez également télécharger le code source AOSP et suivre l'exemple de configuration et de construction ci-dessous.

Exemple de configuration

Cet exemple suppose que le périphérique cible est un Pixel ( taimen ) et qu'il est déjà préparé pour le débogage USB ( aosp_taimen-userdebug ). Vous pouvez télécharger d'autres binaires Pixel à partir de Driver Binaries .

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 master
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

Exemple de construction

La première étape de l'exécution des cibles fuzz consiste à obtenir une nouvelle image système. Nous vous recommandons d'être au moins sur la dernière version de développement d'Android.

Effectuez la construction initiale en émettant :
```
m
```
Pour vous permettre de flasher votre appareil, démarrez votre appareil en mode fastboot à l'aide de la combinaison de touches appropriée .
Déverrouillez le chargeur de démarrage et flashez l'image nouvellement compilée avec les commandes suivantes.
```
fastboot oem unlock
fastboot flashall
```

Le périphérique cible devrait maintenant être prêt pour le fuzzing libFuzzer.

Ecrire un fuzzer

Pour illustrer l'écriture d'un fuzzer de bout en bout à l'aide de libFuzzer sous Android, utilisez le code vulnérable suivant comme cas de test. Cela permet de tester le fuzzer, de s'assurer que tout fonctionne correctement et d'illustrer à quoi ressemblent les données de plantage.

Voici la fonction de test.

#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
}

Pour construire et exécuter ce fuzzer de test :

Une cible fuzz se compose de deux fichiers : un fichier de construction et le code source de la cible fuzz. Créez vos fichiers dans un emplacement à côté de la bibliothèque que vous fuzzez. Donnez au fuzzer un nom qui décrit ce que fait le fuzzer.
Écrivez une cible fuzz en utilisant libFuzzer. La cible fuzz est une fonction qui prend un blob de données d'une taille spécifiée et le transmet à la fonction à fuzzer. Voici un fuzzer de base pour la fonction de test vulnérable :
```
#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);
}
```

Dites au système de construction d'Android de créer le binaire fuzzer. Pour construire le fuzzer, ajoutez ce code au fichier Android.bp :

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",
}

Pour faire fonctionner le fuzzer sur la cible (Appareil):
```
SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
```
Pour que le fuzzer s'exécute sur l'hôte :
```
SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer
```

Pour plus de commodité, définissez des variables shell contenant le chemin vers votre cible fuzz et le nom du binaire (à partir du fichier de construction que vous avez écrit précédemment).

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

Après avoir suivi ces étapes, vous devriez avoir un fuzzer intégré. L'emplacement par défaut du fuzzer (pour cet exemple de build Pixel) est :

$ ANDROID_PRODUCT_OUT /data/fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME pour l'appareil.

$ ANDROID_HOST_OUT /fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME pour l'hôte.

Exécutez votre fuzzer sur l'hôte

Ajoutez à votre fichier de construction Android.bp :

host_supported: true,

Notez que cela ne peut être appliqué que si la bibliothèque que vous souhaitez fuzzer est prise en charge par l'hôte.

Exécutez le fuzzer sur l'hôte en exécutant simplement le binaire fuzzer intégré :

$ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME

Exécutez votre fuzzer sur l'appareil

Nous voulons copier ceci sur votre appareil en utilisant adb .

Pour télécharger ces fichiers dans un répertoire de l'appareil, exécutez ces commandes :
```
adb root
adb sync data
 
```

Exécutez le fuzzer de test sur l'appareil avec cette commande :

adb shell /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME \
  /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/corpus

Cela se traduit par une sortie similaire à l'exemple de sortie ci-dessous.

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

Dans l'exemple de sortie, le crash a été causé par fuzz_me_fuzzer.cpp à la ligne 10 :

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

Il s'agit d'une lecture directe hors limites si Data est de longueur 3.

Après avoir exécuté votre fuzzer, la sortie entraîne souvent un plantage et l'entrée incriminée est enregistrée dans le corpus et reçoit un ID. Dans l'exemple de sortie, il s'agit crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60 .

Pour récupérer les informations de plantage lors du fuzzing sur l'appareil, lancez cette commande en spécifiant votre ID de plantage :

adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID

Notez que pour que les cas de test soient enregistrés dans le bon répertoire, vous pouvez utiliser le dossier corpus (comme dans l'exemple ci-dessus) ou utiliser l'argument artefact_prefix (par exemple `-artifact_prefix=/data/fuzz/where/my/crashes /aller`).

Lors du fuzzing sur l'hôte, les informations de plantage apparaissent dans le dossier de plantage du dossier local où le fuzzer est exécuté.

Pour plus d'informations sur libFuzzer, consultez la documentation en amont .