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Fuzzing con libFuzzer

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

Il sistema di build di Android supporta il fuzzing attraverso l'inclusione di libFuzzer dal progetto del progetto di infrastruttura del compilatore LLVM. LibFuzzer è collegato alla libreria sottoposta a test e gestisce tutte le selezioni di input, le mutazioni e i rapporti sugli arresti anomali che si verificano durante una sessione fuzzing. I disinfettanti di LLVM vengono utilizzati per facilitare il rilevamento del danneggiamento della memoria e le 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.

Configura 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 build riportato di seguito.

Esempio di installazione

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

Costruisci esempio

Il primo passaggio per l'esecuzione di fuzz target è ottenere una nuova immagine di sistema. Ti consigliamo di utilizzare almeno l'ultima versione di sviluppo di Android.

Eseguire la build iniziale emettendo:
```
m
```
Per consentirti di eseguire il flashing del dispositivo, avvia il dispositivo in modalità di avvio rapido utilizzando la combinazione di tasti appropriata .
Sbloccare il bootloader e eseguire il flash dell'immagine appena compilata con i seguenti comandi.
```
fastboot oem unlock
fastboot flashall
```

Il dispositivo di destinazione dovrebbe ora essere pronto per il fuzzing 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 test case. 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:

Una destinazione fuzz è composta 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 sfocando. Assegna al fuzzer un nome che descriva cosa fa il fuzzer.
Scrivi un target fuzz usando libFuzzer. La destinazione fuzz 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);
}
```

Dì al sistema di build di Android di creare il binario fuzzer. Per creare 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",
}

Per creare il fuzzer per l'esecuzione sulla destinazione (Dispositivo):
```
SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
```
Per creare il fuzzer per l'esecuzione sull'host:
```
SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer
```

Per comodità, definisci alcune variabili di shell contenenti il percorso della tua destinazione 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 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 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 .

Per caricare questi file in una directory del dispositivo, eseguire questi comandi:
```
adb root
adb sync data
 
```

Esegui il test fuzzer 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, l'arresto anomalo è stato causato da fuzz_me_fuzzer.cpp alla riga 10:

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

Questa è una semplice lettura fuori limite se Data è di lunghezza 3.

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

Per recuperare le informazioni sull'arresto anomalo durante il fuzz sul dispositivo, emetti questo comando, specificando il tuo ID di arresto anomalo:

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

Nota che per salvare i testcase 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/crash /vai`).

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

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