التشويش مع libFuzzer

يعد التشويش ، الذي يوفر ببساطة بيانات يحتمل أن تكون غير صالحة أو غير متوقعة أو عشوائية كمدخلات لبرنامج ، طريقة فعالة للغاية للعثور على الأخطاء في أنظمة البرامج الكبيرة ، وهو جزء مهم من دورة حياة تطوير البرامج.

يدعم نظام إنشاء Android التشويش من خلال تضمين libFuzzer من مشروع البنية التحتية لمجمع LLVM. LibFuzzer مرتبط بالمكتبة قيد الاختبار ويتعامل مع كل تحديد المدخلات والطفرات وتقارير الأعطال التي تحدث أثناء جلسة ضبابية. تُستخدم مطهرات LLVM للمساعدة في الكشف عن تلف الذاكرة ومقاييس تغطية الكود.

تقدم هذه المقالة مقدمة إلى libFuzzer على نظام Android وكيفية تنفيذ بناء مُجهز. يتضمن أيضًا تعليمات لكتابة وتشغيل وتخصيص الألغاز.

الإعداد والبناء

للتأكد من أن لديك صورة عاملة تعمل على أحد الأجهزة ، يمكنك تنزيل صورة المصنع وفلاش الجهاز. بدلاً من ذلك ، يمكنك تنزيل كود مصدر AOSP واتباع مثال الإعداد والبناء أدناه.

مثال على الإعداد

يفترض هذا المثال أن الجهاز المستهدف هو Pixel ( taimen ) وهو مُجهز بالفعل لتصحيح أخطاء USB ( aosp_taimen-userdebug ). يمكنك تنزيل ثنائيات Pixel أخرى من 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

بناء قدوة

تتمثل الخطوة الأولى في تشغيل أهداف الزغب في الحصول على صورة جديدة للنظام. نوصي باستخدام أحدث إصدار مطور من Android على الأقل.

  1. قم بتنفيذ البناء الأولي بإصدار:
    m
  2. للسماح لك بوميض جهازك ، قم بتشغيل جهازك في وضع Fastboot باستخدام مجموعة المفاتيح المناسبة .
  3. افتح محمل الإقلاع ووميض الصورة المجمعة حديثًا بالأوامر التالية.
    fastboot oem unlock
    fastboot flashall
    

يجب أن يكون الجهاز المستهدف الآن جاهزًا لتشويش libFuzzer.

اكتب مصهر

لتوضيح كتابة fuzzer من طرف إلى طرف باستخدام libFuzzer في Android ، استخدم الكود الضعيف التالي كحالة اختبار. يساعد هذا في اختبار المصهر ، والتأكد من أن كل شيء يعمل بشكل صحيح ، وتوضيح شكل بيانات الأعطال.

ها هي وظيفة الاختبار.

#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
}

لإنشاء وتشغيل مصهر الاختبار هذا:

  1. يتكون الهدف الزغب من ملفين: ملف بناء وشفرة مصدر الهدف fuzz. قم بإنشاء ملفاتك في موقع بجوار المكتبة التي تثير الدهشة. امنح المصهر اسمًا يصف ما يفعله المصهر.
  2. اكتب هدف زغب باستخدام libFuzzer. الهدف الزغب هو وظيفة تأخذ فقاعة من البيانات ذات حجم محدد وتمررها إلى الوظيفة ليتم تشويشها. إليك مصهر أساسي لوظيفة الاختبار المعرضة للخطر:
    #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. اطلب من نظام إنشاء Android إنشاء ثنائي الصمامات. لإنشاء fuzzer ، أضف هذا الرمز إلى ملف 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. لعمل الفيزر للتشغيل على الهدف (الجهاز):
    SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
    
  5. لجعل fuzzer للتشغيل على المضيف:
    SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer
    

للراحة ، حدد بعض متغيرات shell التي تحتوي على المسار إلى هدف fuzz واسم الملف الثنائي (من ملف الإنشاء الذي كتبته سابقًا).

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

بعد اتباع هذه الخطوات ، يجب أن يكون لديك مصهر مدمج. الموقع الافتراضي لمصهر الصوت (على سبيل المثال Pixel build) هو:

  • $ ANDROID_PRODUCT_OUT / data / fuzz / $ TARGET_ARCH / $ FUZZER_NAME / $ FUZZER_NAME للجهاز.
  • $ ANDROID_HOST_OUT / fuzz / $ TARGET_ARCH / $ FUZZER_NAME / $ FUZZER_NAME للمضيف.
  • قم بتشغيل fuzzer الخاص بك على المضيف

  • أضف إلى ملف بناء Android.bp:
    host_supported: true,
    لاحظ أنه لا يمكن تطبيق هذا إلا إذا كانت المكتبة التي ترغب في fuzz مدعومة من قبل المضيف.
  • قم بتشغيل fuzzer على المضيف ببساطة عن طريق تشغيل ثنائي fuzzer المدمج:
    $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME
  • قم بتشغيل المصهر الخاص بك على الجهاز

    نريد نسخ هذا إلى جهازك باستخدام adb .

    1. لتحميل هذه الملفات إلى دليل على الجهاز ، قم بتشغيل هذه الأوامر:
      adb root
      adb sync data
       
    2. قم بتشغيل مصهر الاختبار على الجهاز باستخدام هذا الأمر:
      adb shell /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME \
        /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/corpus

    ينتج عن هذا إخراج مشابه لإخراج المثال أدناه.

    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
    

    في مثال الإخراج ، كان سبب fuzz_me_fuzzer.cpp في السطر 10:

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

    هذه قراءة مباشرة خارج الحدود إذا كانت البيانات بطول 3.

    بعد تشغيل fuzzer الخاص بك ، غالبًا ما ينتج عن الإخراج تعطل ويتم حفظ الإدخال المخالف في الجسم وإعطائه معرفًا. في إخراج المثال ، هذا هو crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60 .

    لاسترداد معلومات التعطل عند التشويش على الجهاز ، قم بإصدار هذا الأمر ، مع تحديد معرف التعطل الخاص بك:

    adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID
    لاحظ أنه للحصول على حالات الاختبار ليتم حفظها في الدليل الصحيح ، يمكنك استخدام مجلد corpus (كما في المثال أعلاه) أو استخدام وسيطة artifact_prefix (على سبيل المثال "-artifact_prefix = / data / fuzz / where / my / trouble / go `).

    عند التشويش على المضيف ، تظهر معلومات التعطل في مجلد التعطل في المجلد المحلي حيث يتم تشغيل fuzzer.

    لمزيد من المعلومات حول libFuzzer ، راجع الوثائق الأولية.