libFuzzer ile fuzz

Potansiyel olarak geçersiz, beklenmedik veya rastgele seçeneğini gösteren fuzzing bir girdi olarak kullanmak, programdaki hataları bulmanın son derece yazılım geliştirmenin önemli bir parçasıdır ve yazılım yaşam döngüsünü tartışacağız.

Android'in derleme sistemi libFuzzer ile LLVM derleyici altyapısı proje projesi için kullanılır. LibFuzzer, test edilen kitaplığa bağlıdır ve tüm girişleri işler seçim, mutasyon ve kilitlenme raporlamasıyla ilgili işlemleri içerir. LLVM'nin temizleyicileri, bellek bozulması tespitine ve koda yardımcı olmak için kullanılır kapsam metrikleridir.

Bu makale, Android'de libFuzzer'a ve nasıl performans gösterileceğine dair bir giriş sağlar aletli bir yapı. Ayrıca, nasıl yapılacağını açıklayan, fuzzer'ları özelleştirebilirsiniz.

Kurulum ve derleme

Bir cihazda çalışan bir görüntünüz olduğundan emin olmak için fabrika resim yükleyin ve cihazı yanıp söndürün. Alternatif olarak AOSP kaynağını indirebilirsiniz kodunu ekleyin ve aşağıdaki kurulum ve derleme örneğini uygulayın.

Kurulum örneği

Bu örnekte hedef cihazın Pixel (taimen) olduğu varsayılmaktadır ve USB üzerinden hata ayıklama için zaten hazırlandı (aosp_taimen-userdebug). Siz diğer Pixel ikili programlarını Sürücü İkilileri'nden 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

Derleme örneği

Bulanıklık hedeflerini çalıştırmanın ilk adımı, yeni bir sistem görüntüsü almaktır. Biz en azından Android'in en son geliştirme sürümünü kullanmanızı öneririm.

  1. Aşağıdaki kodu vererek ilk derlemeyi gerçekleştirin: 
    m
    .
  2. Cihazınıza yükleme yapmanıza olanak tanımak için şunu kullanarak cihazınızı fastboot modunda başlatın: uygun tuş kombinasyonunu kullanın.
  3. Bootloader'ın kilidini açın ve yeni derlenen görüntüyü aşağıdaki kodla yükleyin komutlarının ikisine katlanır. 
    fastboot oem unlock
fastboot flashall
    .

Hedef cihaz artık libFuzzer fuzzing'e hazır olmalıdır.

Fuzzer yaz

Android'de libFuzzer'ı kullanarak uçtan uca fuzzer yazmayı göstermek için güvenlik açığı içeren kodu test etmek amacıyla kullanmayın. Bu, fuzzer'ı test etmenize yardımcı olur, ve kilitlenme verilerinin neye benzediğini gösterebilirsiniz.

Test işlevi aşağıdaki gibidir. 

#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'ı derlemek ve çalıştırmak için:

  1. Fuzz hedefi iki dosyadan oluşur: bir derleme dosyası ve fuzz target kaynak kodu. Dosyalarınızı, fuzlaştırdığınız kitaplığın yanındaki bir konumda oluşturun. Füzzer'a bir şey verin fuzzer'ın ne yaptığını açıklayan ad.
  2. libFuzzer'ı kullanarak bir fuzz hedefi yazma. Bulanıklık hedefi, belirtilen boyuttaki bir veri blobunu alır ve bunu kafa karıştırıcı. Güvenlik açığı içeren test işlevi için temel bir fuzzer aşağıda verilmiştir: 
    #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 programını oluşturmasını söyleyin. Fuzzer'ı oluşturmak için Android.bp dosyasına şu kodu 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. Hedefte (Cihaz) çalışırken fuzzer'ı yapmak için: 
    SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
    .
  5. Ana makinede çalıştırılacak fuzzer oluşturmak için: 
    SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer
    .

Kolaylık sağlamak için fuzz'ınızın yolunu içeren bazı kabuk değişkenlerini tanımlayın hedefi ve ikili programın adını (daha önce yazdığınız derleme dosyasından).

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

Bu adımları uyguladıktan sonra, yerleşik bir fuzzer'ınız olmalıdır. Varsayılan fuzzer'ın konumu (bu örnek Pixel derlemesi için) şu şekildedir:

  • ANDROID_PRODUCT_OUT/data/fuzz/$TARGET_ARCH/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME için olanak tanır.
  • Sunucu için $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/$TARGET_ARCH/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME.

    • Fuzzer'ınızı ana makinede çalıştırın

  • Android.bp derleme dosyanıza ekleyin: 
    host_supported: true,
    Bunun yalnızca fuzz yapmak istediğiniz kitaplık barındırıcı olması durumunda uygulanabileceğini unutmayın desteklenir.
  • Derlenen fuzzer ikili programını çalıştırarak fuzzer'ı ana makinede çalıştırın: 
    $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME
    .

    • Fuzzer'ınızı cihazda çalıştırın

    Bunu, adb uygulamasını kullanarak cihazınıza kopyalamak istiyoruz.

    1. Bu dosyaları cihazdaki bir dizine yüklemek için şu komutu çalıştırın: komutları: 
      adb root
adb sync data
      .
    2. Şu komutu kullanarak cihazda test fuzzer'ı 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 işlemden sonra aşağıdaki örnek çıkışa benzer bir çıkış elde edilir. 

    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 çıkışta, kilitlenmenin nedeni fuzz_me_fuzzer.cpp olabilir. 10. satırda:

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

    data uzunluğu 3 ise bu, sınırların dışında olduğu için basit bir okumadır.

    Fuzzer'ınızı çalıştırdıktan sonra, sonuç genellikle kilitlenmeye ve rahatsız edici girişe kaydedilir ve bir kimlik verilir. Örnek çıkışta bu, crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60

    Cihazda fuzzing işlemi yaparken kilitlenme bilgilerini almak için şu komutu verin: kilitlenme kimliğinizi belirtin:

    adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID
    . Test senaryolarının doğru dizine kaydedilmesini sağlamak için Corpus klasörü (yukarıdaki örnekte olduğu gibi) veya artifact_prefix bağımsız değişkenini kullanın. (örneğin, `-artifact_prefix=/data/fuzz/where/my/crashes/go`).

    Ana makinede fuzzing işlemi yaparken, kilitlenme bilgileri fuzzer'ın çalıştırıldığı yerel klasör.

    Çizgi kapsamı oluştur

    Satır kapsamı, geliştiriciler açısından çok yararlıdır. Çünkü, kodda doğru olmayan alanları işaretleyebilirler. geliştirdi ve fuzzer'larını gelecekteki fuzzing koşularında bu alanlara uygun şekilde güncelledi.

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

    2. Fuzzer'ı ve bağımlılıklarını cihaza aktardıktan sonra fuzzer'ı LLVM_PROFILE_FILE şöyle: 
      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 çekip, ardından aşağıda gösterildiği gibi "kapsam-html" adlı bir klasörde html 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 upstream belgelerine bakın.