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Fuzz avec libFuzzer

Le "fuzzing", qui consiste simplement à fournir des données potentiellement non valides, inattendues ou aléatoires des données en tant que données d'entrée dans un programme, est un moyen extrêmement efficace de trouver des bogues dans de grands systèmes logiciels, et constitue une partie importante du développement logiciel cycle de vie.

Le système de compilation d'Android est compatible avec le fuzzer grâce à l'inclusion de libFuzzer depuis le projet d'infrastructure du compilateur LLVM. LibFuzzer est associé à la bibliothèque testée et gère toutes les entrées la sélection, la mutation et les rapports d'erreur qui se produisent pendant une session de simulation. Les désinfectants de LLVM facilitent la détection de la corruption de mémoire et le code les métriques de couverture.

Cet article présente libFuzzer sur Android et explique comment l'exécuter un build instrumenté. Il comprend également des instructions pour écrire, exécuter et personnaliser les fuzzers.

Configurer et compiler

Pour vous assurer qu'une image opérationnelle est exécutée sur un appareil, vous pouvez télécharger une usine et flasher l'appareil. Vous pouvez également télécharger la source AOSP et suivez l'exemple de configuration et de compilation ci-dessous.

Exemple de configuration

Cet exemple suppose que l'appareil cible est un Pixel (taimen) et qu'il déjà préparé pour le débogage USB (aosp_taimen-userdebug). Toi peuvent télécharger d'autres binaires Pixel à partir des Binaries de pilote.

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

Exemple de compilation

La première étape de l'exécution des cibles à partir de données aléatoires consiste à obtenir une nouvelle image système. Mer vous recommandez d'utiliser au moins la dernière version de développement d'Android.

Exécutez la compilation initiale en émettant:
```
m
```
Pour pouvoir flasher votre appareil, démarrez-le en mode fastboot à l'aide de les combinaison de touches.
Déverrouillez le bootloader et flashez l'image nouvellement compilée avec le code suivant : commandes.
```
fastboot oem unlock
fastboot flashall
```

L'appareil cible doit maintenant être prêt pour le fuzzer libFuzzer.

Écrire un fuzzer

Pour illustrer l'écriture d'un fuzzer de bout en bout à l'aide de libFuzzer sous Android, utilisez la en suivant le code vulnérable comme scénario de test. Cela permet de tester le fuzzer, tout fonctionne correctement et illustrer à quoi ressemblent les données de plantage.

Voici la fonction de 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
}

Pour créer et exécuter ce fuzzer de test:

Une cible de simulation se compose de deux fichiers: un fichier de compilation et le code source de la cible. Créez vos fichiers dans un emplacement situé à côté de la bibliothèque concernée. Donnez au fuzzer un qui décrit ce que fait le fuzzer.
Écrire une cible de type "fuzz" à l'aide de libFuzzer La cible à partir de zéro est une fonction prend un blob de données d'une taille spécifiée et le transmet à la fonction pour qu'il soit confus. Voici un fuzzer de base pour la fonction de test vulnérable:
```
#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);
}
```

Demandez au système de compilation d'Android de créer le binaire du fuzzer. Pour créer le fuzzer, ajoutez le code suivant au fichier 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",
}

Pour définir le fuzzer à exécuter sur la cible (appareil):
```
SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
```
Pour rendre le fuzzer à exécuter sur l'hôte:
```
SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer
```

Pour plus de commodité, définissez des variables de shell contenant le chemin d'accès à votre fuzz cible et le nom du binaire (à partir du fichier de compilation que vous avez écrit précédemment).

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

Après avoir suivi ces étapes, vous devriez avoir créé un fuzzer. La valeur par défaut l'emplacement du fuzzer (dans cet exemple de build Pixel) est:

ANDROID_PRODUCT_OUT $/data/fuzz/$TARGET_ARCH/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME pour appareil.

$ANDROID_HOST_OUT/fuzz/$TARGET_ARCH/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME pour l'hôte.

Exécuter le fuzzer sur l'hôte

Ajoutez les éléments suivants à votre fichier de compilation Android.bp:

host_supported: true,

Notez que cela ne peut s'appliquer que si la bibliothèque à tester est une bibliothèque hôte compatibles.

Exécutez le fuzzer sur l'hôte en exécutant simplement le binaire de fuzzer créé:

$ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME

Exécuter le fuzzer sur l'appareil

Nous souhaitons copier ceci sur votre appareil à l'aide de adb.

Pour importer ces fichiers dans un répertoire de l'appareil, exécutez ces commandes:
```
adb root
adb sync data
```

Exécutez le fuzzer de test sur l'appareil à l'aide de la commande suivante:

adb shell /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME \
  /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/corpus

Vous obtenez un résultat semblable à l'exemple ci-dessous.

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

Dans l'exemple de résultat, le plantage est dû à fuzz_me_fuzzer.cpp. à la ligne 10:

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

Il s'agit d'une lecture hors limites simple si data est de longueur 3.

Une fois le fuzzer exécuté, la sortie entraîne souvent un plantage et l'erreur l'entrée est enregistrée dans le corpus et reçoit un identifiant. Dans l'exemple de résultat, il s'agit crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60

Pour récupérer les informations sur le plantage lors d'un test à données aléatoires sur l'appareil, exécutez la commande suivante : en spécifiant votre ID de plantage:

adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID

Notez que pour enregistrer les scénarios de test dans le répertoire approprié, vous pouvez utiliser la classe corpus (comme dans l'exemple ci-dessus) ou utilisez l'argument artifact_prefix (par exemple, `-artifact_prefix=/data/fuzz/where/my/crashes/go`).

Lorsque vous effectuez des tests à données aléatoires sur l'hôte, les informations sur le plantage s'affichent dans le dossier des plantages dossier local dans lequel le fuzzer est exécuté.

Générer une couverture de ligne

La couverture de ligne est très utile pour les développeurs, car ils peuvent identifier les zones du code qui ne sont pas et mettre à jour leurs fuzzers en conséquence pour atteindre ces zones lors des futures exécutions.

Pour générer des rapports de couverture de fuzzer, procédez comme suit :
```
CLANG_COVERAGE=true NATIVE_COVERAGE_PATHS='*' make ${FUZZER_NAME}
```

Après avoir déployé le fuzzer et ses dépendances sur l'appareil, exécutez la cible de fuzz avec LLVM_PROFILE_FILE comme suit:

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

Produisez le rapport de couverture en extrayant d'abord le fichier profraw de l'appareil, puis en générant le rapport HTML dans un dossier nommé "cover-html", comme illustré ci-dessous:

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

Pour en savoir plus sur libFuzzer, consultez la documentation en amont.