أغنية Fuzzer libFuzzer

الغموض الذي يشير إلى احتمال أن يكون غير صالح أو غير متوقع أو عشوائيًا البيانات كمدخل للبرنامج، وسيلة فعالة للغاية للعثور على أخطاء في وأنظمة البرمجيات الكبيرة، وتعد جزءًا مهمًا من تطوير البرمجيات دورة الحياة.

يدعم نظام تصميم Android عدم الدقة من خلال تضمين libFuzzer من مشروع البنية الأساسية للمحول البرمجي لـ LLVM. يتم ربط LibFuzzer بالمكتبة قيد الاختبار ويعالج جميع الإدخالات والتحديد والتغيير وتقارير الأعطال التي تحدث خلال جلسة غير واضحة. تُستخدَم معقّمات LLVM للمساعدة في اكتشاف تلف الذاكرة وترميزه. ومقاييس التغطية.

تقدم هذه المقالة مقدمة عن libFuzzer على Android وكيفية تنفيذ بناء مزود بأداة قياس. كما تتضمن أيضًا تعليمات لكتابة تخصيص زغبات زغب.

الإعداد والإنشاء

للتأكّد من أنّ لديك صورة صالحة يتم تشغيلها على أحد الأجهزة، يمكنك تنزيل مصنع الصورة ووميض الجهاز. بدلاً من ذلك، يمكنك تنزيل مصدر AOSP واتبع مثال الإعداد والإنشاء أدناه.

مثال على عملية الإعداد

يفترض هذا المثال أن الجهاز المستهدف هو Pixel (taimen) تم إعداده بالفعل لتصحيح أخطاء USB (aosp_taimen-userdebug). إِنْتَ تنزيل برامج ثنائية أخرى لجهاز Pixel من ثنائيات برنامج التشغيل. 

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 main
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

مثال على الإصدار

تتمثّل الخطوة الأولى لتنفيذ أهداف الزغب في الحصول على صورة جديدة للنظام. أر أنصحك باستخدام أحدث إصدار التطوير من Android على الأقل

  1. يمكنك تنفيذ عملية الإنشاء الأوّلية من خلال إصدار ما يلي: 
    m
  2. للسماح لك بتحديث جهازك، شغِّل الجهاز في وضع Fastboot (Fastboot mode) باستخدام المناسب .
  3. يُرجى فتح قفل برنامج الإقلاع وتحديث الصورة التي تم تجميعها حديثًا باستخدام ما يلي: الأوامر. 
    fastboot oem unlock
fastboot flashall

من المفترض أن يكون الجهاز المستهدف جاهزًا الآن لمنع تشويش libFuzzer.

كتابة ضجيج

لتوضيح كيفية كتابة نص زغب من البداية إلى النهاية باستخدام libFuzzer في نظام Android، استخدم اتباع التعليمات البرمجية المعرَّضة للاختراق كحالة اختبار. يساعد هذا في اختبار الزخم، والتأكد من وكل شيء يعمل بشكل صحيح، وتوضح كيف تبدو بيانات الأعطال.

فيما يلي دالة 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 هذا الفلتر التجريبي وتشغيله:

  1. يتكون الهدف الوهمي من ملفين: ملف إصدار ورمز المصدر الهدف الوهمي. أنشئ ملفاتك في موقع بجوار المكتبة التي لا تريد إظهارها. امنح زهريًا يصف ما يفعله الزبون.
  2. كتابة هدف زغب باستخدام libFuzzer. هدف الزغب هو دالة يأخذ كائنًا ثنائيًا من البيانات بحجم محدد ويمرره إلى الدالة بالارتباك. في ما يلي معلومات ضوئية أساسية لوظيفة الاختبار المعرّضة للهجوم: 
    #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. يمكنك أن تطلب من نظام تصميم Android إنشاء نظام فوز ثنائي. لإنشاء خوارزمية تأكيد البيانات، أضِف 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. للحصول على معلومات أكثر تشويقًا عند الجري على الجهاز المستهدَف (الجهاز): 
    SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
  5. لإغفال الإجابة عن الأسئلة بخصوص التشغيل على المضيف: 
    SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer

للتيسير عليك، حدد بعض متغيرات الغلاف التي تحتوي على المسار إلى الزغب واسم البرنامج الثنائي (من ملف الإصدار الذي كتبته سابقًا).

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

بعد اتباع هذه الخطوات، يُفترض أن يكون لديك جهاز ضوء زائف. الإعداد التلقائي مكان جهاز فك التشفير (في هذا المثال على إصدار Pixel) هو:

  • $ANDROID_PRODUCT_OUT/data/fuzz/$TARGET_ARCH/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME مقابل الخاص بك.
  • $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/$TARGET_ARCH/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME للمضيف.

    • تشغيل Fuzzer على المضيف

  • إضافة إلى ملف إصدار Android.bp: 
    host_supported: true,
    تجدر الإشارة إلى أنّه لا يمكن تطبيق هذا الخيار إلّا إذا كانت المكتبة التي تريد إخفاء محتواها هي المضيفة.
  • تشغيل نظام Fuzzer على المضيف من خلال تشغيل برنامج Fuzzer الثنائي المُدمج بسهولة: 
    $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME

    • تشغيل Fuzzer على جهازك

    نريد نسخ هذا النص إلى جهازك باستخدام adb.

    1. لتحميل هذه الملفات إلى دليل على الجهاز، شغّل هذه الأوامر: 
      adb root
adb sync data
    2. يمكنك تشغيل اختبار Fuzzer على الجهاز باستخدام الأمر التالي: 
      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 ذلك مخرجات مشابهة للمثال 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 الناتج، حدث العُطل بسبب fuzz_me_fuzzer.cpp. في السطر 10:

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

    وتكون هذه الصيغة قراءة واضحة خارج الحدود إذا كان طول السمة data هو 3.

    بعد تشغيل نظام المصادقة، غالبًا ما تؤدي النتائج إلى تعطُّل وضرر يتم حفظ المدخلات في النص وإعطائه معرفًا. في مثال الإخراج، يكون هذا crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60

    لاسترداد معلومات العطل عند تجاهله على الجهاز، أصدر هذا الأمر، تحديد معرف العطل:

    adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID
    لاحظ أنه لحفظ حالات الاختبار في الدليل الصحيح، يمكنك استخدام مجلد corpus (كما في المثال أعلاه) أو استخدم الوسيطة Artifact_prefix (مثلاً " -artifact_prefix=/data/fuzz/where/my/crashes/go").

    عند رصد المشاكل في المضيف، تظهر معلومات الأعطال في مجلد الأعطال في مجلد محلي يتم فيه تشغيل كلمة Fuzzer.

    إنشاء تغطية خطية

    تُعد تغطية الأسطر مفيدة جدًا للمطورين، حيث يمكنهم تحديد المناطق غير الموجودة في الرمز البرمجي تغطية وتحديث ضجيجهم وفقًا لذلك لضرب تلك المناطق في مسارات مليئة بالضباب في المستقبل.

    1. لإنشاء تقارير "تغطية غير صحيحة"، عليك اتّباع الخطوات التالية : 
      CLANG_COVERAGE=true NATIVE_COVERAGE_PATHS='*' make ${FUZZER_NAME}

    2. بعد دفع الجزء غير المرغوب فيه وتبعياته إلى الجهاز، شغّل هدف الزغب باستخدام LLVM_PROFILE_FILE على النحو التالي: 
      DEVICE_TRACE_PATH=/data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/${FUZZER_NAME}/data.profraw
adb shell LLVM_PROFILE_FILE=${DEVICE_TRACE_PATH} /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/${FUZZER_NAME}/${FUZZER_NAME} -runs=1000

    3. قم بإنتاج تقرير التغطية من خلال سحب ملف الملف الشخصي أولاً من الجهاز ثم إنشاء تقرير html إلى مجلد باسم جديد-(تغطية) كما هو موضح أدناه: 
      adb pull ${DEVICE_TRACE_PATH} data.profraw
llvm-profdata merge --sparse data.profraw --output data.profdata
llvm-cov show --format=html --instr-profile=data.profdata \
  symbols/data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/${FUZZER_NAME}/${FUZZER_NAME} \
  --output-dir=coverage-html --path-equivalence=/proc/self/cwd/,$ANDROID_BUILD_TOP

    لمزيد من المعلومات حول libFuzzer، يُرجى الاطّلاع على المستندات المتعلّقة بـ libFuzzer.