מסתבך עם libFuzzer

Fuzzing, שפשוט מספקת נתונים שעלולים להיות לא חוקיים, בלתי צפויים או אקראיים כקלט לתוכנית, היא דרך יעילה ביותר למצוא באגים במערכות תוכנה גדולות, ומהווה חלק חשוב ממחזור החיים של פיתוח התוכנה.

מערכת הבנייה של אנדרואיד תומכת ב-fuzzing באמצעות הכללת libFuzzer מפרויקט תשתית המהדר LLVM. LibFuzzer מקושר עם הספרייה הנבדקת ומטפל בכל בחירת קלט, מוטציות ודיווח על קריסה המתרחשים במהלך סשן מטושטש. חומרי החיטוי של LLVM משמשים כדי לסייע בזיהוי שחיתות בזיכרון ובמדדי כיסוי קוד.

מאמר זה מספק היכרות עם libFuzzer באנדרואיד וכיצד לבצע בניית מכשירים. זה כולל גם הוראות לכתיבה, הפעלה והתאמה אישית של fuzzers.

התקנה ובנייה

כדי להבטיח שיש לך תמונה פועלת במכשיר, אתה יכול להוריד תמונת יצרן ולהבזק את המכשיר. לחלופין, אתה יכול להוריד את קוד המקור של AOSP ולעקוב אחר דוגמה להגדרה ובנייה למטה.

דוגמה להגדרה

דוגמה זו מניחה שמכשיר היעד הוא פיקסל ( taimen ) והוא כבר מוכן עבור ניפוי USB ( aosp_taimen-userdebug ). אתה יכול להוריד קבצים בינאריים אחרים של Pixel מ- 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

בנה דוגמה

הצעד הראשון של הפעלת יעדי fuzz הוא לקבל תמונת מערכת חדשה. אנו ממליצים להיות לפחות בגרסת הפיתוח העדכנית ביותר של אנדרואיד.

  1. בצע את הבנייה הראשונית על ידי הנפקת:
    m
  2. כדי לאפשר לך להבהב את המכשיר שלך, אתחל את המכשיר למצב אתחול מהיר באמצעות צירוף המקשים המתאים .
  3. בטל את נעילת מטעין האתחול והבהב את התמונה החדשה שהורכבה עם הפקודות הבאות.
    fastboot oem unlock
    fastboot flashall
    

מכשיר היעד אמור להיות מוכן כעת ל-libFuzzer fuzzing.

כתוב fuzzer

כדי להמחיש כתיבת fuzzer מקצה לקצה באמצעות libFuzzer באנדרואיד, השתמש בקוד הפגיע הבא כמקרה מבחן. זה עוזר לבחון את ה-fuzzer, לוודא שהכל עובד כשורה, ולהמחיש כיצד נראים נתוני קריסה.

הנה פונקציית הבדיקה.

#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
}

כדי לבנות ולהפעיל את fuzzer הבדיקה הזה:

  1. יעד fuzz מורכב משני קבצים: קובץ build וקוד המקור של יעד fuzz. צור את הקבצים שלך במיקום ליד הספרייה שאתה מטשטש. תן ל-fuzzer שם שמתאר את מה שה-fuzzer עושה.
  2. כתוב יעד fuzz באמצעות libFuzzer. יעד ה-fuzz הוא פונקציה שלוקחת גוש נתונים בגודל מוגדר ומעבירה אותו לפונקציה שיש לטשטש. להלן פירוט בסיסי עבור פונקציית הבדיקה הפגיעה:
    #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. אמור למערכת הבנייה של אנדרואיד ליצור את ה-fuzzer בינארי. כדי לבנות את ה-fuzzer, הוסף את הקוד הזה לקובץ 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",
    }
    
  4. כדי להפוך את ה-fuzzer לריצה על היעד (התקן):
    SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
    
  5. כדי להפוך את ה-fuzzer להפעלה על מארח:
    SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer
    

מטעמי נוחות, הגדר כמה משתני מעטפת המכילים את הנתיב ל-fuzz target שלך ואת שם הבינארי (מתוך קובץ ה-build שכתבת קודם לכן).

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

לאחר ביצוע השלבים האלה, אתה צריך להיות fuzzer בנוי. מיקום ברירת המחדל של ה-fuzzer (לדוגמה זו של Pixel build) הוא:

  • $ ANDROID_PRODUCT_OUT /data/fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME למכשיר.
  • $ ANDROID_HOST_OUT /fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME למארח.
  • הפעל את ה-fuzzer שלך על המארח

  • הוסף לקובץ ה-Build של Android.bp:
    host_supported: true,
    שים לב שניתן להחיל זאת רק אם הספרייה שברצונך לטשטש נתמכת במארח.
  • הפעל את ה-fuzzer במארח פשוט על ידי הפעלת ה-fuzzer הבינארי הבנוי:
    $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME
  • הפעל את ה-fuzzer שלך במכשיר

    אנחנו רוצים להעתיק את זה למכשיר שלך באמצעות adb .

    1. כדי להעלות קבצים אלה לספרייה במכשיר, הפעל את הפקודות הבאות:
      adb root
      adb sync data
       
    2. הפעל את הבדיקה Fuzzer במכשיר עם הפקודה הזו:
      adb shell /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME \
        /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/corpus

    התוצאה היא פלט דומה לפלט לדוגמה למטה.

    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
    

    בפלט לדוגמה, הקריסה נגרמה על ידי fuzz_me_fuzzer.cpp בשורה 10:

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

    זוהי קריאה פשוטה מחוץ לתחום אם הנתונים הם באורך 3.

    לאחר הפעלת ה-fuzzer שלך, הפלט גורם לרוב לקריסה והקלט הפוגע נשמר בקורפוס ומקבל מזהה. בפלט לדוגמה, זה crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60 .

    כדי לאחזר מידע על קריסה בעת רעש במכשיר, הפק פקודה זו, תוך ציון מזהה הקריסה שלך:

    adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID
    שים לב שכדי לשמור מקרי בדיקה בספרייה הנכונה, אתה יכול להשתמש בתיקיית הקורפוס (כמו בדוגמה למעלה) או להשתמש בארגומנט artifact_prefix (למשל `-artifact_prefix=/data/fuzz/where/my/crashes /גו`).

    כאשר מטושטש במארח, מידע קריסה מופיע בתיקיית הקריסה בתיקייה המקומית שבה פועל ה-fuzzer.

    למידע נוסף על libFuzzer, עיין בתיעוד במעלה הזרם .