Fuzzing ซึ่งเป็นเพียงการให้ข้อมูลที่อาจไม่ถูกต้อง ไม่คาดคิด หรือสุ่มเป็นอินพุตไปยังโปรแกรม เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการค้นหาจุดบกพร่องในระบบซอฟต์แวร์ขนาดใหญ่ และเป็นส่วนสำคัญของวงจรชีวิตการพัฒนาซอฟต์แวร์
ระบบบิลด์ของ Android รองรับการคลุมเครือผ่านการรวม libFuzzer จากโครงการโครงการโครงสร้างพื้นฐานคอมไพเลอร์ LLVM LibFuzzer เชื่อมโยงกับไลบรารีที่อยู่ภายใต้การทดสอบ และจัดการการเลือกอินพุต การกลายพันธุ์ และการรายงานข้อขัดข้องทั้งหมดที่เกิดขึ้นระหว่างเซสชันที่ไม่ชัดเจน สารฆ่าเชื้อของ LLVM ใช้เพื่อช่วยในการตรวจจับความเสียหายของหน่วยความจำและการวัดการครอบคลุมโค้ด
บทความนี้ให้ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับ libFuzzer บน Android และวิธีดำเนินการบิลด์แบบมีเครื่องมือ นอกจากนี้ยังมีคำแนะนำในการเขียน เรียกใช้ และปรับแต่ง fuzzers
ติดตั้งและสร้าง
เพื่อให้แน่ใจว่าคุณมีอิมเมจที่ใช้งานได้บนอุปกรณ์ คุณสามารถดาวน์โหลด อิมเมจจากโรงงาน และแฟลชอุปกรณ์ได้ หรือคุณสามารถดาวน์โหลดซอร์สโค้ด AOSP แล้วทำตามตัวอย่างการตั้งค่าและบิลด์ด้านล่าง
ตัวอย่างการตั้งค่า
ตัวอย่างนี้ถือว่าอุปกรณ์เป้าหมายคือ Pixel ( taimen
) และเตรียมพร้อมสำหรับการดีบัก USB ( aosp_taimen-userdebug
) แล้ว คุณสามารถดาวน์โหลด Pixel binaries อื่นๆ ได้จาก 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 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
สร้างตัวอย่าง
ขั้นตอนแรกของการรัน fuzz target คือการได้รับอิมเมจระบบใหม่ เราขอแนะนำให้ใช้ Android เวอร์ชันพัฒนาล่าสุดเป็นอย่างน้อย
- ดำเนินการสร้างเริ่มต้นโดยการออก:
m
- เพื่อให้คุณสามารถแฟลชอุปกรณ์ได้ ให้บู๊ตอุปกรณ์เข้าสู่โหมด fastboot โดยใช้ คีย์ผสมที่เหมาะสม
- ปลดล็อค bootloader และแฟลชอิมเมจที่คอมไพล์ใหม่ด้วยคำสั่งต่อไปนี้
fastboot oem unlock
fastboot flashall
อุปกรณ์เป้าหมายควรพร้อมสำหรับการฟัซเซอร์ libFuzzer
เขียนฟัซเซอร์
เพื่อแสดงให้เห็นการเขียน fuzzer แบบ end-to-end โดยใช้ libFuzzer ใน Android ให้ใช้โค้ดที่มีช่องโหว่ต่อไปนี้เป็นกรณีทดสอบ ซึ่งจะช่วยทดสอบฟัซเซอร์ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าทุกอย่างทำงานอย่างถูกต้อง และแสดงให้เห็นว่าข้อมูลข้อขัดข้องมีลักษณะอย่างไร
นี่คือฟังก์ชั่นการทดสอบ
#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 }
วิธีสร้างและรัน fuzzer การทดสอบนี้:
- เป้าหมายฟัซซี่ประกอบด้วยสองไฟล์: ไฟล์บิลด์และซอร์สโค้ดเป้าหมายฟัซซี่ สร้างไฟล์ของคุณในตำแหน่งถัดจากไลบรารีที่คุณกำลังคลุมเครือ ตั้งชื่อให้ fuzzer เพื่ออธิบายสิ่งที่ fuzzer ทำ
- เขียนเป้าหมายคลุมเครือโดยใช้ libFuzzer เป้าหมายฟัซคือฟังก์ชันที่รับหยดข้อมูลที่มีขนาดที่ระบุและส่งผ่านไปยังฟังก์ชันที่จะฟัซ ต่อไปนี้เป็น fuzzer พื้นฐานสำหรับฟังก์ชันการทดสอบที่มีช่องโหว่:
#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); }
- บอกให้ระบบสร้างของ Android สร้างไบนารี fuzzer หากต้องการสร้าง fuzzer ให้เพิ่มโค้ดนี้ลงในไฟล์
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", }
- วิธีทำให้ fuzzer ทำงานบนเป้าหมาย (อุปกรณ์):
SANITIZE_TARGET=hwaddress m fuzz_me_fuzzer
- หากต้องการสร้าง fuzzer ให้ทำงานบนโฮสต์:
SANITIZE_HOST=address m fuzz_me_fuzzer
เพื่อความสะดวก ให้กำหนดตัวแปรเชลล์บางตัวที่มีเส้นทางไปยังเป้าหมายฟัซซี่ของคุณและชื่อของไบนารี่ (จากไฟล์บิลด์ที่คุณเขียนไว้ก่อนหน้านี้)
export FUZZER_NAME=your_fuzz_target
หลังจากทำตามขั้นตอนเหล่านี้แล้ว คุณควรมีฟัซเซอร์ในตัว ตำแหน่งเริ่มต้นสำหรับ fuzzer (สำหรับตัวอย่าง Pixel build) คือ:
เรียกใช้ fuzzer ของคุณบนโฮสต์
host_supported: true,โปรดทราบว่าสามารถใช้ได้เฉพาะเมื่อไลบรารีที่คุณต้องการฟัซได้รับการสนับสนุนโฮสต์
$ANDROID_HOST_OUT/fuzz/x86_64/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME
เรียกใช้ fuzzer ของคุณบนอุปกรณ์
เราต้องการคัดลอกสิ่งนี้ไปยังอุปกรณ์ของคุณโดยใช้ adb
- หากต้องการอัปโหลดไฟล์เหล่านี้ไปยังไดเร็กทอรีบนอุปกรณ์ ให้รันคำสั่งเหล่านี้:
adb root
adb sync data
- รัน fuzzer ทดสอบบนอุปกรณ์ด้วยคำสั่งนี้:
adb shell /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/$FUZZER_NAME \ /data/fuzz/$(get_build_var TARGET_ARCH)/$FUZZER_NAME/corpus
ผลลัพธ์ที่ได้จะคล้ายกับเอาต์พุตตัวอย่างด้านล่าง
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
ในเอาต์พุตตัวอย่าง ข้อขัดข้องเกิดจาก fuzz_me_fuzzer.cpp
ที่บรรทัด 10:
data[3] == 'Z'; // :(
นี่เป็นการอ่านนอกขอบเขตที่ตรงไปตรงมาหาก data
มีความยาว 3
หลังจากที่คุณเรียกใช้ fuzzer เอาต์พุตมักจะส่งผลให้เกิดการขัดข้องและอินพุตที่ละเมิดจะถูกบันทึกไว้ในคลังข้อมูลและได้รับ ID ในเอาต์พุตตัวอย่าง นี่คือ crash-0eb8e4ed029b774d80f2b66408203801cb982a60
หากต้องการดึงข้อมูลข้อขัดข้องเมื่อทำการฟัซข้อมูลบนอุปกรณ์ ให้ใช้คำสั่งนี้โดยระบุรหัสข้อขัดข้องของคุณ:
adb pull /data/fuzz/arm64/fuzz_me_fuzzer/corpus/CRASH_IDโปรดทราบว่าหากต้องการบันทึก testcase ลงในไดเร็กทอรีที่ถูกต้อง คุณสามารถใช้โฟลเดอร์ corpus (ดังตัวอย่างด้านบน) หรือใช้อาร์กิวเมนต์ artifact_prefix (เช่น `-artifact_prefix=/data/fuzz/where/my/crashes /ไป`)
เมื่อทำการฟัซเซอร์บนโฮสต์ ข้อมูลข้อขัดข้องจะปรากฏขึ้นในโฟลเดอร์ข้อขัดข้องในโฟลเดอร์ภายในเครื่องที่ fuzzer กำลังทำงานอยู่
สร้างความครอบคลุมของเส้น
การครอบคลุมบรรทัดมีประโยชน์มากสำหรับนักพัฒนา เนื่องจากพวกเขาสามารถระบุพื้นที่ในโค้ดที่ไม่ครอบคลุม และอัปเดต fuzzers ของตนตามเพื่อเข้าถึงพื้นที่เหล่านั้นใน fuzzing run ในอนาคต
- เพื่อสร้างรายงานความครอบคลุมของ fuzzer ให้รันขั้นตอนต่อไปนี้ :
CLANG_COVERAGE=true NATIVE_COVERAGE_PATHS='*' make ${FUZZER_NAME}
- หลังจากผลักดัน fuzzer และการอ้างอิงไปยังอุปกรณ์แล้ว ให้รันเป้าหมาย fuzz ด้วย
LLVM_PROFILE_FILE
ดังนี้:DEVICE_TRACE_PATH=/data/fuzz/$(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
- สร้างรายงานความครอบคลุมโดยการดึงไฟล์ profraw ออกจากอุปกรณ์ก่อน จากนั้นสร้างรายงาน html ไปยังโฟลเดอร์ชื่อครอบคลุม-html ดังแสดงด้านล่าง:
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