Desinfetante de endereço de kernel (KASan)

Semelhante aos sanitizadores baseados em LLVM para componentes do espaço do usuário, o Android inclui o Kernel Address Sanitizer (KASAN). KASAN é uma combinação de modificações no kernel e no tempo de compilação que resulta em um sistema instrumentado que permite uma descoberta de bugs e análise de causa raiz mais simples.

KASAN pode detectar muitos tipos de violações de memória no kernel. Ele também pode detectar leituras e gravações fora do limite na pilha, heap e variáveis ​​globais, e pode detectar uso após liberação e liberações duplas.

Semelhante ao ASAN, o KASAN usa uma combinação de instrumentação de função de memória em tempo de compilação e memória sombra para rastrear acessos à memória em tempo de execução. No KASAN, um oitavo do espaço de memória do kernel é dedicado à memória shadow, que determina se um acesso à memória é válido ou não.

KASAN é compatível com arquiteturas x86_64 e arm64. Faz parte do kernel upstream desde 4.0 e foi portado para kernels baseados no Android 3.18.

Além do KASAN, o kcov é outra modificação do kernel útil para testes. kcov foi desenvolvido para permitir testes fuzz guiados por cobertura no kernel. Ele mede a cobertura em termos de entradas do syscall e é útil com sistemas de difusão, como o syzkaller .

Implementação

Para compilar um kernel com KASAN e kcov habilitados, adicione os seguintes sinalizadores de compilação à configuração de compilação do kernel:

CONFIG_KASAN
CONFIG_KASAN_INLINE
CONFIG_TEST_KASAN
CONFIG_KCOV
CONFIG_SLUB
CONFIG_SLUB_DEBUG
CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_SIZE

E removendo o seguinte:

CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
CONFIG_SLUB_DEBUG_PANIC_ON
CONFIG_KASAN_OUTLINE
CONFIG_KERNEL_LZ4

Em seguida, construa e atualize seu kernel normalmente. O kernel KASAN é consideravelmente maior que o original. Se necessário, modifique quaisquer parâmetros de inicialização e configurações do bootloader para levar isso em consideração.

Depois de atualizar o kernel, verifique os logs de inicialização do kernel para ver se o KASAN está habilitado e em execução. O kernel será inicializado com informações de mapa de memória para KASAN, como:

...
[    0.000000] c0      0 Virtual kernel memory layout:
[    0.000000] c0      0     kasan   : 0xffffff8000000000 - 0xffffff9000000000   (    64 GB)
[    0.000000] c0      0     vmalloc : 0xffffff9000010000 - 0xffffffbdbfff0000   (   182 GB)
[    0.000000] c0      0     vmemmap : 0xffffffbdc0000000 - 0xffffffbfc0000000   (     8 GB maximum)
[    0.000000] c0      0               0xffffffbdc0000000 - 0xffffffbdc3f95400   (    63 MB actual)
[    0.000000] c0      0     PCI I/O : 0xffffffbffa000000 - 0xffffffbffb000000   (    16 MB)
[    0.000000] c0      0     fixed   : 0xffffffbffbdfd000 - 0xffffffbffbdff000   (     8 KB)
[    0.000000] c0      0     modules : 0xffffffbffc000000 - 0xffffffc000000000   (    64 MB)
[    0.000000] c0      0     memory  : 0xffffffc000000000 - 0xffffffc0fe550000   (  4069 MB)
[    0.000000] c0      0       .init : 0xffffffc001d33000 - 0xffffffc001dce000   (   620 KB)
[    0.000000] c0      0       .text : 0xffffffc000080000 - 0xffffffc001d32284   ( 29385 KB)
...

E é assim que um bug ficará:

[   18.539668] c3      1 ==================================================================
[   18.547662] c3      1 BUG: KASAN: null-ptr-deref on address 0000000000000008
[   18.554689] c3      1 Read of size 8 by task swapper/0/1
[   18.559988] c3      1 CPU: 3 PID: 1 Comm: swapper/0 Tainted: G        W      3.18.24-xxx #1
[   18.569275] c3      1 Hardware name: Android Device
[   18.577433] c3      1 Call trace:
[   18.580739] c3      1 [<ffffffc00008b32c>] dump_backtrace+0x0/0x2c4
[   18.586985] c3      1 [<ffffffc00008b600>] show_stack+0x10/0x1c
[   18.592889] c3      1 [<ffffffc001481194>] dump_stack+0x74/0xc8
[   18.598792] c3      1 [<ffffffc000202ee0>] kasan_report+0x11c/0x4d0
[   18.605038] c3      1 [<ffffffc00020286c>] __asan_load8+0x20/0x80
[   18.611115] c3      1 [<ffffffc000bdefe8>] android_verity_ctr+0x8cc/0x1024
[   18.617976] c3      1 [<ffffffc000bcaa2c>] dm_table_add_target+0x3dc/0x50c
[   18.624832] c3      1 [<ffffffc001bdbe60>] dm_run_setup+0x50c/0x678
[   18.631082] c3      1 [<ffffffc001bda8c0>] prepare_namespace+0x44/0x1ac
[   18.637676] c3      1 [<ffffffc001bda170>] kernel_init_freeable+0x328/0x364
[   18.644625] c3      1 [<ffffffc001478e20>] kernel_init+0x10/0xd8
[   18.650613] c3      1 ==================================================================

Além disso, se os módulos estiverem habilitados em seu kernel, você pode carregar o módulo test_kasan do kernel para testes adicionais. O módulo tenta acessos à memória fora dos limites e usa-após-liberação e é útil para garantir que você ativou corretamente o KASan em um dispositivo de destino.