libFuzzer के साथ फ़ज़िंग

फ़ज़िंग, जो किसी प्रोग्राम में इनपुट के रूप में संभावित रूप से अमान्य, अप्रत्याशित, या यादृच्छिक डेटा प्रदान करता है, बड़े सॉफ़्टवेयर सिस्टम में बग ढूंढने का एक बेहद प्रभावी तरीका है, और सॉफ़्टवेयर विकास जीवन चक्र का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।

एंड्रॉइड का बिल्ड सिस्टम एलएलवीएम कंपाइलर इंफ्रास्ट्रक्चर प्रोजेक्ट प्रोजेक्ट से libFuzzer को शामिल करके फ़ज़िंग का समर्थन करता है। LibFuzzer परीक्षण के तहत लाइब्रेरी से जुड़ा हुआ है और फ़ज़िंग सत्र के दौरान होने वाले सभी इनपुट चयन, उत्परिवर्तन और क्रैश रिपोर्टिंग को संभालता है। एलएलवीएम के सैनिटाइज़र का उपयोग मेमोरी भ्रष्टाचार का पता लगाने और कोड कवरेज मेट्रिक्स में सहायता के लिए किया जाता है।

यह आलेख एंड्रॉइड पर libFuzzer का परिचय और एक इंस्ट्रुमेंटेड बिल्ड कैसे निष्पादित करें, प्रदान करता है। इसमें फ़ज़र्स को लिखने, चलाने और कस्टमाइज़ करने के निर्देश भी शामिल हैं।

सेटअप और निर्माण

यह सुनिश्चित करने के लिए कि आपके डिवाइस पर एक कार्यशील छवि चल रही है, आप फ़ैक्टरी छवि डाउनलोड कर सकते हैं और डिवाइस को फ्लैश कर सकते हैं। वैकल्पिक रूप से, आप AOSP स्रोत कोड डाउनलोड कर सकते हैं और नीचे दिए गए सेटअप और बिल्ड उदाहरण का अनुसरण कर सकते हैं।

टिप : अधिक विस्तृत सेटअप जानकारी के लिए, डाउनलोडिंग और बिल्डिंग अनुभाग देखें। अपना बिल्ड वातावरण सेट करने , स्रोत डाउनलोड करने और एंड्रॉइड बनाने ( मेक कमांड तक) के लिए निर्देशों का पालन करें।

सेटअप उदाहरण

यह उदाहरण मानता है कि लक्ष्य डिवाइस एक पिक्सेल ( taimen ) है और यूएसबी डिबगिंग ( aosp_taimen-userdebug ) के लिए पहले से ही तैयार है। आप ड्राइवर बायनेरिज़ से अन्य पिक्सेल बायनेरिज़ डाउनलोड कर सकते हैं।

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

उदाहरण बनाएँ

फ़ज़ लक्ष्य चलाने का पहला चरण एक ताज़ा सिस्टम छवि प्राप्त करना है। हम अनुशंसा करते हैं कि कम से कम Android के नवीनतम विकास संस्करण का उपयोग करें।

1. जारी करके प्रारंभिक निर्माण करें:

   m

2. आपको अपने डिवाइस को फ्लैश करने की अनुमति देने के लिए, उचित कुंजी संयोजन का उपयोग करके अपने डिवाइस को फास्टबूट मोड में बूट करें।
3. बूटलोडर को अनलॉक करें और निम्नलिखित कमांड के साथ नई संकलित छवि को फ्लैश करें।

   fastboot oem unlock
   fastboot flashall
   

लक्ष्य डिवाइस को अब libFuzzer फ़ज़िंग के लिए तैयार होना चाहिए।

फ़ज़र लिखें

एंड्रॉइड में libFuzzer का उपयोग करके एंड-टू-एंड फ़ज़र लिखने का वर्णन करने के लिए, परीक्षण केस के रूप में निम्नलिखित कमजोर कोड का उपयोग करें। यह फ़ज़र का परीक्षण करने में मदद करता है, यह सुनिश्चित करता है कि सब कुछ सही ढंग से काम कर रहा है, और यह बताता है कि क्रैश डेटा कैसा दिखता है।

यहाँ परीक्षण समारोह है.

#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
}

इस परीक्षण फ़ज़र को बनाने और चलाने के लिए:

1. फ़ज़ लक्ष्य में दो फ़ाइलें होती हैं: एक बिल्ड फ़ाइल और फ़ज़ लक्ष्य स्रोत कोड। जिस लाइब्रेरी को आप फ़्यूज़ कर रहे हैं उसके बगल में किसी स्थान पर अपनी फ़ाइलें बनाएं। फ़ज़र को एक नाम दें जो बताता हो कि फ़ज़र क्या करता है।
2. LibFuzzer का उपयोग करके फ़ज़ लक्ष्य लिखें। फ़ज़ लक्ष्य एक फ़ंक्शन है जो एक निर्दिष्ट आकार के डेटा का एक ब्लॉब लेता है और इसे फ़ज़ किए जाने वाले फ़ंक्शन में भेजता है। यहां कमजोर परीक्षण फ़ंक्शन के लिए एक बुनियादी फ़ज़र है:

   #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. फ़ज़र बाइनरी बनाने के लिए एंड्रॉइड के बिल्ड सिस्टम को बताएं। फ़ज़र बनाने के लिए, इस कोड को Android.bp फ़ाइल में जोड़ें:

   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. लक्ष्य (डिवाइस) पर चलने के लिए फ़ज़र बनाने के लिए:

   SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
   

5. होस्ट पर चलने के लिए फ़ज़र बनाने के लिए:

   SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer
   

सुविधा के लिए, कुछ शेल वेरिएबल्स को परिभाषित करें जिनमें आपके फ़ज़ लक्ष्य का पथ और बाइनरी का नाम शामिल है (बिल्ड फ़ाइल से जो आपने पहले लिखा था)।

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

इन चरणों का पालन करने के बाद, आपके पास एक निर्मित फ़ज़र होना चाहिए। फ़ज़र के लिए डिफ़ॉल्ट स्थान (इस उदाहरण के लिए पिक्सेल बिल्ड) है:

डिवाइस के लिए $ ANDROID_PRODUCT_OUT /data/fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME ।

होस्ट के लिए $ ANDROID_HOST_OUT /fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME ।

अपने फ़ज़र को होस्ट पर चलाएँ

अपनी Android.bp बिल्ड फ़ाइल में जोड़ें:

host_supported: true,

ध्यान दें कि इसे केवल तभी लागू किया जा सकता है जब आप जिस लाइब्रेरी को फ़ज़ करना चाहते हैं वह होस्ट समर्थित है।

केवल निर्मित फ़ज़र बाइनरी चलाकर होस्ट पर फ़ज़र चलाएँ:

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

डिवाइस पर अपना फ़ज़र चलाएँ

हम adb उपयोग करके इसे आपके डिवाइस पर कॉपी करना चाहते हैं।

1. इन फ़ाइलों को डिवाइस पर किसी निर्देशिका में अपलोड करने के लिए, ये आदेश चलाएँ:

   adb root
   adb sync data
   

2. इस आदेश के साथ डिवाइस पर परीक्षण फ़ज़र चलाएँ:

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

इसका परिणाम नीचे दिए गए उदाहरण आउटपुट के समान होता है।

युक्ति : libFuzzer आउटपुट को पढ़ने के तरीके के बारे में अधिक जानकारी के लिए LibFuzzer दस्तावेज़ देखें।

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

उदाहरण आउटपुट में, क्रैश पंक्ति 10 पर fuzz_me_fuzzer.cpp के कारण हुआ था:

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

यदि data लंबाई 3 है तो यह एक सीधा-सीधा आउट-ऑफ-बाउंड रीड है।

आपके द्वारा अपना फ़ज़र चलाने के बाद, आउटपुट अक्सर क्रैश हो जाता है और आपत्तिजनक इनपुट को कॉर्पस में सहेजा जाता है और एक आईडी दी जाती है। उदाहरण आउटपुट में, यह crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60 है।

डिवाइस पर फ़ज़िंग होने पर क्रैश जानकारी प्राप्त करने के लिए, अपनी क्रैश आईडी निर्दिष्ट करते हुए यह आदेश जारी करें:

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

ध्यान दें कि टेस्टकेस को सही निर्देशिका में सहेजने के लिए, आप कॉर्पस फ़ोल्डर का उपयोग कर सकते हैं (जैसा कि ऊपर दिए गए उदाहरण में है) या आर्टिफैक्ट_प्रीफिक्स तर्क का उपयोग कर सकते हैं (उदाहरण के लिए `-आर्टिफैक्ट_प्रीफिक्स=/डेटा/फज़/व्हेयर/माय/क्रैश /जाओ`)।

होस्ट पर फ़ज़िंग करते समय, क्रैश जानकारी स्थानीय फ़ोल्डर में क्रैश फ़ोल्डर में दिखाई देती है जहां फ़ज़र चलाया जा रहा है।

लाइन कवरेज उत्पन्न करें

लाइन कवरेज डेवलपर्स के लिए बहुत उपयोगी है क्योंकि वे कोड में उन क्षेत्रों को इंगित कर सकते हैं जो कवर नहीं किए गए हैं और भविष्य में फ़ज़िंग रन में उन क्षेत्रों को हिट करने के लिए तदनुसार अपने फ़ज़र्स को अपडेट कर सकते हैं।

1. फ़ज़र कवरेज रिपोर्ट तैयार करने के लिए, निम्नलिखित चरण चलाएँ:

   CLANG_COVERAGE=true NATIVE_COVERAGE_PATHS='*' make ${FUZZER_NAME}
   

2. फ़ज़र और उसकी निर्भरता को डिवाइस पर पुश करने के बाद, फ़ज़ लक्ष्य को LLVM_PROFILE_FILE के साथ निम्नानुसार चलाएँ:

   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. पहले प्रोफ्रॉ फ़ाइल को डिवाइस से बाहर खींचकर कवरेज रिपोर्ट तैयार करें और फिर कवरेज-एचटीएमएल नामक फ़ोल्डर में एचटीएमएल रिपोर्ट तैयार करें जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

   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 के बारे में अधिक जानकारी के लिए, अपस्ट्रीम दस्तावेज़ देखें।