Google berkomitmen untuk mendorong terwujudnya keadilan ras bagi komunitas Kulit Hitam. Lihat caranya.

Fuzzing dengan libFuzzer

Fuzzing, yang hanya menyediakan data yang berpotensi tidak valid, tidak terduga, atau acak sebagai masukan ke program, adalah cara yang sangat efektif untuk menemukan bug dalam sistem perangkat lunak besar, dan merupakan bagian penting dari siklus hidup pengembangan perangkat lunak.

Sistem build Android mendukung fuzzing melalui penyertaan libFuzzer dari proyek proyek infrastruktur compiler LLVM. LibFuzzer ditautkan dengan pustaka yang sedang diuji dan menangani semua pemilihan input, mutasi, dan pelaporan kerusakan yang terjadi selama sesi fuzzing. Pembersih LLVM digunakan untuk membantu dalam deteksi kerusakan memori dan metrik cakupan kode.

Artikel ini memberikan pengantar libFuzzer di Android dan cara menjalankan build berinstrumen. Ini juga mencakup instruksi untuk menulis, menjalankan, dan menyesuaikan fuzzers.

Siapkan dan bangun

Untuk memastikan Anda memiliki gambar yang berfungsi yang berjalan di perangkat, Anda dapat mengunduh gambar pabrik dan mem-flash perangkat. Atau, Anda dapat mengunduh kode sumber AOSP dan mengikuti penyiapan dan contoh pembuatan di bawah ini.

Contoh penyiapan

Contoh ini mengasumsikan perangkat target adalah Pixel ( taimen ) dan sudah disiapkan untuk debugging USB ( aosp_taimen-userdebug ). Anda dapat mengunduh binari Pixel lainnya dari 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

Bangun contoh

Langkah pertama menjalankan target fuzz adalah mendapatkan citra sistem yang baru. Kami menyarankan agar setidaknya menggunakan versi pengembangan terbaru Android.

  1. Lakukan pembuatan awal dengan mengeluarkan:
    m
  2. Untuk memungkinkan Anda mem-flash perangkat Anda, boot perangkat Anda ke mode fastboot menggunakan kombinasi tombol yang sesuai .
  3. Buka kunci bootloader dan flash gambar yang baru dikompilasi dengan perintah berikut.
    fastboot oem unlock
    fastboot flashall
    

Perangkat target sekarang harus siap untuk fuzzing libFuzzer.

Tulis fuzzer

Untuk mengilustrasikan penulisan fuzzer ujung ke ujung menggunakan libFuzzer di Android, gunakan kode rentan berikut sebagai kasus uji. Ini membantu untuk menguji fuzzer, memastikan semuanya bekerja dengan benar, dan menggambarkan seperti apa data kerusakan itu.

Ini adalah fungsi tesnya.

#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
}

Untuk membuat dan menjalankan fuzzer pengujian ini:

  1. Target fuzz terdiri dari dua file: file build dan kode sumber target fuzz. Buat file Anda di lokasi di sebelah perpustakaan yang Anda buram. Beri nama fuzzer yang menjelaskan apa yang dilakukan fuzzer.
  2. Tulis target fuzz menggunakan libFuzzer. Target fuzz adalah fungsi yang mengambil gumpalan data dengan ukuran tertentu dan meneruskannya ke fungsi yang akan di-fuzz. Berikut fuzzer dasar untuk fungsi pengujian yang rentan:
    #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. Beri tahu sistem build Android untuk membuat fuzzer biner. Untuk membuat fuzzer, tambahkan kode ini ke file 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. Untuk membuat fuzzer agar berjalan sesuai target (Device):
    SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
    
  5. Untuk membuat fuzzer agar dapat dijalankan pada host:
    SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer
    

Untuk kenyamanan, tentukan beberapa variabel shell yang berisi jalur ke target fuzz Anda dan nama biner (dari file build yang Anda tulis sebelumnya).

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

Setelah mengikuti langkah-langkah ini, Anda akan memiliki fuzzer bawaan. Lokasi default fuzzer (untuk contoh ini Pixel build) adalah:

  • $ ANDROID_PRODUCT_OUT / data / fuzz / $ TARGET_ARCH / $ FUZZER_NAME / $ FUZZER_NAME untuk perangkat.
  • $ ANDROID_HOST_OUT / fuzz / $ TARGET_ARCH / $ FUZZER_NAME / $ FUZZER_NAME untuk host.
  • Jalankan fuzzer Anda pada host

  • Tambahkan ke file build Android.bp Anda:
    host_supported: true,
    Perhatikan bahwa ini hanya dapat diterapkan jika pustaka yang ingin Anda fuzz didukung oleh host.
  • Jalankan fuzzer pada host hanya dengan menjalankan fuzzer biner:
    $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME
  • Jalankan fuzzer Anda di perangkat

    Kami ingin menyalin ini ke perangkat Anda menggunakan adb .

    1. Untuk mengupload file ini ke direktori di perangkat, jalankan perintah berikut:
      adb root
      adb sync data
       
    2. Jalankan test fuzzer pada perangkat dengan perintah ini:
      adb shell /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME \
        /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/corpus

    Ini menghasilkan keluaran yang mirip dengan contoh keluaran di bawah ini.

    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
    

    Pada contoh keluaran, crash disebabkan oleh fuzz_me_fuzzer.cpp pada baris 10:

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

    Ini adalah pembacaan di luar batas yang langsung jika Data panjangnya 3.

    Setelah Anda menjalankan fuzzer, output sering kali mengakibatkan error dan input yang melanggar disimpan dalam korpus dan diberi ID. Dalam contoh keluaran, ini adalah crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60 .

    Untuk mengambil informasi kerusakan saat fuzzing di perangkat, berikan perintah ini, dengan menentukan ID kerusakan Anda:

    adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID
    Perhatikan bahwa untuk menyimpan testcases ke direktori yang benar, Anda dapat menggunakan folder corpus (seperti pada contoh di atas) atau menggunakan argumen artifact_prefix (misalnya `-artifact_prefix = / data / fuzz / where / my / crashes / go `).

    Saat fuzzing pada host, informasi crash muncul di folder crash di folder lokal tempat fuzzer dijalankan.

    Untuk informasi lebih lanjut tentang libFuzzer, lihat dokumentasi upstream .