Fuzzing con libFuzzer

Il fuzzing, che fornisce semplicemente dati potenzialmente non validi, imprevisti o casuali come input per un programma, è un modo estremamente efficace per trovare bug nei sistemi software di grandi dimensioni ed è una parte importante del ciclo di vita dello sviluppo del software.

Il sistema di compilazione di Android supporta il fuzzing tramite l'inclusione di libFuzzer dal progetto di infrastruttura del compilatore LLVM. LibFuzzer è collegato alla libreria sotto test e gestisce tutte le selezioni di input, le mutazioni e le segnalazioni di crash che si verificano durante una sessione di fuzzing. I disinfettanti di LLVM vengono utilizzati per aiutare nel rilevamento del danneggiamento della memoria e nelle metriche di copertura del codice.

Questo articolo fornisce un'introduzione a libFuzzer su Android e come eseguire una build strumentata. Include anche istruzioni per scrivere, eseguire e personalizzare i fuzzer.

Imposta e costruisci

Per assicurarti di avere un'immagine funzionante in esecuzione su un dispositivo, puoi scaricare un'immagine di fabbrica e eseguire il flashing del dispositivo. In alternativa, puoi scaricare il codice sorgente AOSP e seguire l'esempio di configurazione e compilazione riportato di seguito.

Esempio di installazione

Questo esempio presuppone che il dispositivo di destinazione sia un Pixel ( taimen ) ed è già preparato per il debug USB ( aosp_taimen-userdebug ). Puoi scaricare altri binari Pixel da Binari driver .

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

Esempio di costruzione

Il primo passo per eseguire obiettivi fuzz è ottenere una nuova immagine del sistema. Ti consigliamo di utilizzare almeno l'ultima versione di sviluppo di Android.

  1. Eseguire la compilazione iniziale immettendo:
    m
  2. Per consentirti di eseguire il flashing del dispositivo, avvia il dispositivo in modalità avvio rapido utilizzando la combinazione di tasti appropriata .
  3. Sblocca il bootloader e installa l'immagine appena compilata con i seguenti comandi.
    fastboot oem unlock
    fastboot flashall
    

Il dispositivo di destinazione dovrebbe ora essere pronto per il fuzz di libFuzzer.

Scrivi un fuzzer

Per illustrare la scrittura di un fuzzer end-to-end usando libFuzzer in Android, usa il seguente codice vulnerabile come caso di prova. Questo aiuta a testare il fuzzer, assicurarsi che tutto funzioni correttamente e illustrare l'aspetto dei dati di arresto anomalo.

Ecco la funzione di test.

#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
}

Per creare ed eseguire questo fuzzer di prova:

  1. Una destinazione fuzz è costituita da due file: un file di build e il codice sorgente della destinazione fuzz. Crea i tuoi file in una posizione accanto alla libreria che stai utilizzando per il fuzz. Assegna al fuzzer un nome che descriva ciò che fa il fuzzer.
  2. Scrivi un fuzz target usando libFuzzer. Il fuzz target è una funzione che prende un blob di dati di una dimensione specificata e lo passa alla funzione da sottoporre a fuzz. Ecco un fuzzer di base per la funzione di test vulnerabile:
    #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. Indica al sistema di build di Android di creare il binario fuzzer. Per costruire il fuzzer, aggiungi questo codice al 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. Per creare il fuzzer per l'esecuzione sul target (dispositivo):
    SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
    
  5. Per rendere il fuzzer per l'esecuzione sull'host:
    SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer
    

Per comodità, definisci alcune variabili di shell contenenti il ​​percorso del tuo target fuzz e il nome del binario (dal file di build che hai scritto in precedenza).

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

Dopo aver seguito questi passaggi, dovresti avere un fuzzer integrato. La posizione predefinita per il fuzzer (per questo esempio Pixel build) è:

  • $ ANDROID_PRODUCT_OUT / data / fuzz / $ TARGET_ARCH / $ FUZZER_NAME / $ FUZZER_NAME per il dispositivo.
  • $ ANDROID_HOST_OUT / fuzz / $ TARGET_ARCH / $ FUZZER_NAME / $ FUZZER_NAME per l'host.
  • Esegui il tuo fuzzer sull'host

  • Aggiungi al tuo file di build Android.bp:
    host_supported: true,
    Nota che questo può essere applicato solo se la libreria che desideri fuzz è supportata dall'host.
  • Esegui il fuzzer sull'host semplicemente eseguendo il binario del fuzzer compilato:
    $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME
  • Esegui il tuo fuzzer sul dispositivo

    Vogliamo copiarlo sul tuo dispositivo usando adb .

    1. Per caricare questi file in una directory sul dispositivo, esegui questi comandi:
      adb root
      adb sync data
       
    2. Esegui il fuzzer di prova sul dispositivo con questo comando:
      adb shell /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME \
        /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/corpus

    Ciò si traduce in un output simile all'output di esempio riportato di seguito.

    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
    

    Nell'output di esempio, il crash è stato causato da fuzz_me_fuzzer.cpp alla riga 10:

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

    Questa è una lettura fuori limite se i dati sono di lunghezza 3.

    Dopo aver eseguito il fuzzer, l'output spesso si traduce in un arresto anomalo e l'input offensivo viene salvato nel corpus e gli viene fornito un ID. Nell'output di esempio, questo è crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60 .

    Per recuperare le informazioni sull'arresto anomalo durante il fuzzing sul dispositivo, emettere questo comando, specificando l'ID dell'arresto anomalo:

    adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID
    Nota che per salvare i casi di test nella directory corretta, puoi usare la cartella corpus (come nell'esempio sopra) o usare l'argomento artifact_prefix (es. `-Artifact_prefix = / data / fuzz / where / my / crashes / go `).

    Quando si esegue il fuzz sull'host, le informazioni sull'arresto vengono visualizzate nella cartella degli arresti anomali nella cartella locale in cui viene eseguito il fuzzer.

    Per ulteriori informazioni su libFuzzer, vedere la documentazione a monte .