libFuzzer ile fuzzing

Bir programa girdi olarak potansiyel olarak geçersiz, beklenmedik veya rastgele veriler sağlayan fuzzing, büyük yazılım sistemlerinde hataları bulmanın son derece etkili bir yoludur ve yazılım geliştirme yaşam döngüsünün önemli bir parçasıdır.

Android'in yapı sistemi, LLVM derleyici altyapı projesi projesinden libFuzzer'in dahil edilmesi yoluyla bulanıklaştırmayı destekler. LibFuzzer, test edilen kitaplıkla bağlantılıdır ve bir fuzzing oturumu sırasında meydana gelen tüm girdi seçimini, mutasyonu ve kilitlenme raporlamasını yönetir. LLVM'nin dezenfektanları, bellek bozulması algılamasına ve kod kapsamı ölçümlerine yardımcı olmak için kullanılır.

Bu makale, Android'de libFuzzer'a bir giriş ve enstrümanlı bir derlemenin nasıl gerçekleştirileceğini sağlar. Ayrıca fuzzer'ları yazmak, çalıştırmak ve özelleştirmek için talimatlar içerir.

Kurulum ve inşa

Bir cihazda çalışan bir imajınız olduğundan emin olmak için bir fabrika imajı indirebilir ve cihazı flaş edebilirsiniz. Alternatif olarak, AOSP kaynak kodunu indirebilir ve aşağıdaki kurulum ve derleme örneğini takip edebilirsiniz.

Kurulum örneği

Bu örnek, hedef cihazın bir Pixel ( taimen ) olduğunu ve USB hata ayıklaması için ( aosp_taimen-userdebug ) zaten hazır olduğunu varsayar. Driver Binaries'den diğer Pixel ikili dosyalarını 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 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

Örnek oluştur

Bulanık hedefleri çalıştırmanın ilk adımı, yeni bir sistem görüntüsü elde etmektir. En azından Android'in en son geliştirme sürümünde olmanızı öneririz.

  1. İlk derlemeyi şu şekilde gerçekleştirin:
    m
  2. Cihazınızı flaş etmenize izin vermek için, uygun tuş kombinasyonunu kullanarak cihazınızı hızlı önyükleme moduna getirin.
  3. Önyükleyicinin kilidini açın ve yeni derlenen görüntüyü aşağıdaki komutlarla flashlayın.
    fastboot oem unlock
fastboot flashall

Hedef cihaz artık libFuzzer fuzzing için hazır olmalıdır.

Bir fuzzer yaz

Android'de libFuzzer kullanarak uçtan uca bir fuzzer yazmayı göstermek için, test senaryosu olarak aşağıdaki savunmasız kodu kullanın. Bu, fuzzer'ı test etmeye, her şeyin doğru çalıştığından emin olmaya ve kilitlenme verilerinin nasıl göründüğünü göstermeye yardımcı olur.

İşte test fonksiyonu.

#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'ını oluşturmak ve çalıştırmak için:

  1. Bir fuzz hedefi iki dosyadan oluşur: bir derleme dosyası ve fuzz hedef kaynak kodu. Dosyalarınızı, bulanıklaştırdığınız kitaplığın yanındaki bir konumda oluşturun. Fuzzer'a, fuzzer'ın ne yaptığını açıklayan bir ad verin.
  2. libFuzzer kullanarak bir fuzz hedefi yazın. Fuzz hedefi, belirli bir boyuttaki bir veri bloğunu alan ve onu fuzzlanacak fonksiyona ileten bir fonksiyondur. İşte savunmasız test işlevi için temel bir fuzzer:
    #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 dosyasını oluşturmasını söyleyin. Fuzzer'ı oluşturmak için şu kodu Android.bp dosyasına 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. Fuzzer'ı hedefte çalıştırmak üzere yapmak için (Cihaz):
    SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
  5. Fuzzer'ı ana bilgisayarda çalıştırmak üzere yapmak için:
    SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer

Kolaylık sağlamak için, fuzz hedefinize giden yolu ve ikili dosyanın adını (daha önce yazdığınız derleme dosyasından) içeren bazı kabuk değişkenlerini tanımlayın.

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

Bu adımları izledikten sonra, yerleşik bir fuzzer'ınız olmalıdır. Fuzzer için varsayılan konum (bu örnek Pixel yapısı için):

  • Cihaz için $ ANDROID_PRODUCT_OUT /data/fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME .
  • Ana bilgisayar için $ ANDROID_HOST_OUT /fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME .

    • Fuzzer'ınızı ana bilgisayarda çalıştırın

  • Android.bp derleme dosyanıza ekleyin: 
    host_supported: true,
    Bunun yalnızca fuzz yapmak istediğiniz kitaplık ana bilgisayar tarafından destekleniyorsa uygulanabileceğini unutmayın.
  • Fuzzer'ı, yerleşik fuzzer ikili dosyasını çalıştırarak ana bilgisayarda çalıştırın: 
    $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME

    • Fuzzer'ınızı cihazda çalıştırın

    Bunu, adb kullanarak cihazınıza kopyalamak istiyoruz.

    1. Bu dosyaları cihazdaki bir dizine yüklemek için şu komutları çalıştırın:
      adb root
adb sync data
    2. Test fuzzer'ı şu komutla cihazda 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, aşağıdaki örnek çıktıya benzer bir çıktıyla sonuçlanır.

    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 çıktıda, çökmeye 10. satırda fuzz_me_fuzzer.cpp neden oldu:

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

    Veri uzunluğu 3 ise, bu basit bir sınır dışı okumadır.

    Fuzzer'ınızı çalıştırdıktan sonra, çıktı genellikle bir çökmeye neden olur ve rahatsız edici girdi tümceye kaydedilir ve bir kimlik verilir. Örnek çıktıda bu, crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60 .

    Cihazda fuzz yaparken kilitlenme bilgilerini almak için, kilitlenme kimliğinizi belirterek bu komutu verin:

    adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID
    Test senaryolarının doğru dizine kaydedilmesini sağlamak için corpus klasörünü (yukarıdaki örnekte olduğu gibi) veya yapay_prefix argümanını (örneğin `-artifact_prefix=/data/fuzz/where/my/crashes) kullanabileceğinizi unutmayın. /git').

    Ana bilgisayarda fuzz yaparken, fuzzer'ın çalıştırıldığı yerel klasördeki kilitlenme klasöründe kilitlenme bilgisi görünür.

    libFuzzer hakkında daha fazla bilgi için yukarı akış belgelerine bakın.