Fuzzing z libFuzzer

Zadbaj o dobrą organizację dzięki kolekcji Zapisuj i kategoryzuj treści zgodnie ze swoimi preferencjami.

Fuzzing, który po prostu dostarcza potencjalnie nieprawidłowe, nieoczekiwane lub losowe dane jako dane wejściowe do programu, jest niezwykle skutecznym sposobem wyszukiwania błędów w dużych systemach oprogramowania i stanowi ważną część cyklu życia oprogramowania.

System kompilacji Androida obsługuje fuzzing poprzez włączenie libFuzzer z projektu infrastruktury kompilatora LLVM. LibFuzzer jest połączony z testowaną biblioteką i obsługuje wszystkie selekcje danych wejściowych, mutacje i zgłaszanie awarii, które występują podczas sesji fuzzingu. Środki odkażające LLVM są używane do pomocy w wykrywaniu uszkodzeń pamięci i metrykach pokrycia kodu.

Ten artykuł zawiera wprowadzenie do libFuzzer w systemie Android i sposób wykonywania kompilacji instrumentalnej. Zawiera również instrukcje dotyczące pisania, uruchamiania i dostosowywania fuzzerów.

Konfiguracja i budowa

Aby upewnić się, że na urządzeniu działa działający obraz, możesz pobrać obraz fabryczny i sflashować urządzenie. Alternatywnie możesz pobrać kod źródłowy AOSP i postępować zgodnie z poniższym przykładem konfiguracji i kompilacji.

Przykład konfiguracji

W tym przykładzie założono, że urządzenie docelowe to Pixel ( taimen ) i jest już przygotowane do debugowania USB ( aosp_taimen-userdebug ). Możesz pobrać inne pliki binarne Pixela ze strony 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

Przykład kompilacji

Pierwszym krokiem uruchamiania celów fuzz jest uzyskanie świeżego obrazu systemu. Zalecamy korzystanie przynajmniej z najnowszej wersji rozwojowej Androida.

  1. Wykonaj wstępną kompilację, wydając:
    m
  2. Aby umożliwić flashowanie urządzenia, uruchom je w trybie szybkiego uruchamiania, używając odpowiedniej kombinacji klawiszy .
  3. Odblokuj bootloader i sflashuj nowo skompilowany obraz za pomocą następujących poleceń.
    fastboot oem unlock
    fastboot flashall
    

Urządzenie docelowe powinno być teraz gotowe do fuzzingu libFuzzer.

Napisz fuzzera

Aby zilustrować pisanie kompleksowego fuzzera przy użyciu libFuzzer w systemie Android, użyj następującego wrażliwego kodu jako przypadku testowego. Pomaga to przetestować fuzzer, upewnić się, że wszystko działa poprawnie i zilustrować, jak wyglądają dane o awariach.

Oto funkcja testowa.

#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
}

Aby zbudować i uruchomić ten testowy fuzzer:

  1. Cel fuzz składa się z dwóch plików: pliku kompilacji i kodu źródłowego celu fuzz. Utwórz swoje pliki w lokalizacji obok biblioteki, którą fuzzujesz. Nadaj fuzzerowi nazwę, która opisuje, co robi fuzzer.
  2. Napisz cel fuzz za pomocą libFuzzer. Cel fuzz to funkcja, która pobiera obiekt blob danych o określonym rozmiarze i przekazuje go do funkcji, która ma zostać fuzzowana. Oto podstawowy fuzzer dla podatnej funkcji testowej:
    #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. Powiedz systemowi kompilacji Androida, aby utworzył plik binarny fuzzera. Aby zbudować fuzzera, dodaj ten kod do pliku 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. Aby ustawić fuzzer do działania na celu (urządzenie):
    SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
    
  5. Aby uruchomić fuzzera na hoście:
    SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer
    

Dla wygody zdefiniuj kilka zmiennych powłoki zawierających ścieżkę do celu fuzz i nazwę pliku binarnego (z pliku kompilacji, który napisałeś wcześniej).

export FUZZER_NAME=your_fuzz_target

Po wykonaniu tych kroków powinieneś mieć wbudowany fuzzer. Domyślna lokalizacja fuzzera (w tym przykładzie Pixel build) to:

  • $ ANDROID_PRODUCT_OUT /data/fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME dla urządzenia.
  • $ ANDROID_HOST_OUT /fuzz/$ TARGET_ARCH /$ FUZZER_NAME /$ FUZZER_NAME dla hosta.
  • Uruchom swój fuzzer na hoście

  • Dodaj do pliku kompilacji Android.bp:
    host_supported: true,
    Zauważ, że można to zastosować tylko wtedy, gdy biblioteka, którą chcesz fuzzować, jest obsługiwana przez hosta.
  • Uruchom fuzzer na hoście, po prostu uruchamiając zbudowany plik binarny fuzzera:
    $ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME
  • Uruchom swój fuzzer na urządzeniu

    Chcemy to skopiować na Twoje urządzenie za pomocą adb .

    1. Aby przesłać te pliki do katalogu na urządzeniu, uruchom następujące polecenia:
      adb root
      adb sync data
       
    2. Uruchom test fuzzer na urządzeniu za pomocą tego polecenia:
      adb shell /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME \
        /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/corpus

    Daje to wynik podobny do przykładowego wyniku poniżej.

    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
    

    W przykładowych danych wyjściowych awarię spowodował fuzz_me_fuzzer.cpp w wierszu 10:

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

    Jest to prosty odczyt wykraczający poza granice, jeśli dane mają długość 3.

    Po uruchomieniu fuzzera dane wyjściowe często powodują awarię, a nieprawidłowe dane wejściowe są zapisywane w korpusie i otrzymują identyfikator. W przykładowych danych wyjściowych jest to crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60 .

    Aby pobrać informacje o awarii podczas fuzzingu na urządzeniu, wydaj to polecenie, określając swój identyfikator awarii:

    adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_ID
    Zauważ, że aby zapisać przypadki testowe we właściwym katalogu, możesz użyć folderu corpus (jak w powyższym przykładzie) lub użyć argumentu artifact_prefix (np. `-artifact_prefix=/data/fuzz/where/my/crashes /iść`).

    Podczas fuzzingu na hoście informacje o awarii pojawiają się w folderze awarii w folderze lokalnym, w którym działa fuzzer.

    Aby uzyskać więcej informacji o libFuzzer, zobacz dokumentację autora .