FUTAG — это инструмент автоматизированной генерации фаззинг-оберток для программных библиотек. FUTAG предоставляет возможность генерации фаззинг-оберток как в случае отсутствия контекстов использования тестируемой библиотеки, так и при их наличии. FUTAG использует, в качестве внешнего интерфейса, для анализа исходного кода библиотек инструментарий Clang.
Статический анализатор, реализованный в FUTAG, во время сборки тестируемой библиотеки выполняет:
- поиск определений сущностей (типы данных, функции, структуры и т.д.);
- поиск зависимостей между сущностями. Собранная информация сохраняется как база знаний о тестируемой библиотеке (БЗТ). В условиях отсутствия котекстов использования библиотеки, FUTAG-генератор изучает БЗТ и создает фаззинг-обертки.
При наличии контекстов использования, FUTAG выполняет поиск вызовов функций, составляет зависимости между найденными вызовами и оформляет контексты вызовов.
В Futag так же реализована возможность получения контекстов использования тестируемой библиотеки от инструмента для определения поверхности атаки Natch.
Работа Futag иллюстрируется на следующем рисунке:
Данный проект основан на LLVM со статическим анализом Clang и распространяется под лицензией "GPL v3 license"
Вы можете попробовать собрать Futag с готовыми Докер-файлами для ОС Ubuntu.
- Загрузите последнюю версию futag-llvm.2.1.0.tar.xz и разархивируйте. В результате инструмент будет установлен в директорию futag-llvm.
- Для сборки AFLplusplus запустите скрипт buildAFLplusplus.sh в futag-llvm
~/futag-llvm$ ./buildAFLplusplus.shДанная инструкция позволяет собрать копию проекта и запустить её в Unix-подобной системе.
Инструмент FUTAG основан на LLVM-project. Для компиляции проекта необходимо, чтобы следующие пакеты были установлены в вашей системе:
- CMake >=3.13.4 cmake-3.19.3-Linux-x86_64.sh - Makefile/workspace generator
- GCC>=7.1.0 C/C++ compiler
- Python >=3.8 Automated test suite.
- pip >=22.1.0
- zlib >=1.2.3.4 Compression library
- GNU Make 3.79, 3.79.1 Makefile/build processor
- Binutils
Для получения более детальной информации о зависимостях, необходимых для сборки LLVM, вы можете ознакомиться с документацией по указанной ссылке
В системе Ubuntu возможно требуется установить пакеты:
- python-is-python3.
- gcc-multilib
- binutils-gold binutils-dev
- Клонируйте проект:
~$ git clone https://github.com/ispras/Futag- Подготовьте директорию "custom-llvm", запустив скрипт:
~/Futag/custom-llvm$ ./prepare.shЭтот скрипт создает директорию Futag/build и копирует в неё скрипт Futag/custom-llvm/build.sh
- Запустите скопированный скрипт в "Futag/build":
~/Futag/build$ ./build.sh-
В результате инструмент будет установлен в директорию Futag/futag-llvm
-
Для сборки AFLplusplus запустите скрипт buildAFLplusplus.sh в Futag/futag-llvm
~/Futag/futag-llvm$ ./buildAFLplusplus.sh- Предварительно должен быть установлен пакет futag-<версия>.tar.gz по пути futag-llvm/python-package/:
~$ pip install -r futag-llvm/python-package/requirements.txt
~$ pip install futag-llvm/python-package/futag-2.1.0.tar.gz- Запуск сборки, проверки и анализа в условии отсутствия контекстов использования
from futag.preprocessor import *
FUTAG_PATH = "/home/futag/Futag-tests/futag-llvm/"
lib_path = "path/to/library/source/code"
build_test = Builder(
FUTAG_PATH,
lib_path,
clean=True, # удалить все папки сгенерированные Futag-ом перед сборкой
# intercept=True, # запуск компиляции с инструментом "intercept" для анализа compile_command.json
# processes=4, # количество задач при сборке
# build_ex_params="--with-openssl --with-mhash" # дополнительные параметры при сборке библиотеки
)
build_test.auto_build()
build_test.analyze()- Генерация и компиляция драйверов
from futag.generator import *
FUTAG_PATH = "/home/futag/Futag-tests/futag-llvm/"
lib_path = "path/to/library/source/code"
generator = Generator(
FUTAG_PATH, # путь к директории "futag-llvm"
lib_path, # путь к директории содержащей исходные кода исследуемого ПО
# target_type=AFLPLUSPLUS,
)
# Генерация фаззинг-оберток
generator.gen_targets(
anonymous=False # опция для генерации фаззинг-обертки для функций, которые не имеют публичный доступ
max_wrappers= 10 # опция для органичения количества сгенерированных фаззинг-оберток для одной функции
)
# Compile fuzz drivers
generator.compile_targets(
4, # количество задач при сборке
# keep_failed=True, # сохранить не скомпилированные цели
# extra_include="-DHAVE_CONFIG_H", # дополнительные параметры при сборке библиотеки,
# extra_dynamiclink="-lz", # системные библиотеки для линковки
# flags="-ferror-limit=1", # значение по умолчанию: ""
)По-умолчанию, успешно скомпилированные фаззинг-обертки для целевых функций находятся в каталоге futag-fuzz-drivers, где для каждой целевой функции создаётся своя поддиректория название которой совпадает с именем целевой функции.
from futag.preprocessor import *
from futag.generator import *
from futag.fuzzer import *
FUTAG_PATH = "/home/futag/Futag/futag-llvm"
library_root = "json-c-json-c-0.16-20220414"
consumer_root = "libstorj-1.0.3"
consumber_builder = ConsumerBuilder(
FUTAG_PATH, # путь к директории "futag-llvm"
library_root, # путь к директории содержащей исходные кода тестируемой библиотеки
consumer_root, # путь к директории содержащей исходные кода потребительской программы
# clean=True,
# processes=16,
)
consumber_builder.auto_build()
consumber_builder.analyze()
context_generator = ContextGenerator(
FUTAG_PATH,
library_root,
)
context_generator.gen_context() # генерация фаззинг-оберток для контекстов
context_generator.compile_targets( #компиляция сгенерированных фаззинг-оберток
keep_failed=True,
)Если для функции сгенерировалось несколько фаззинг-оберток, в подкаталоге целевой функции создаются соответствующие директории, где к имени целевой функции добавляется порядковый номер. Документация Python-пакета находится по ссылке
Подобную информацию о работе Futag можно прочитать по ссылке
Шаблон скриптов запуска можно посмотреть здесь
Был создан репозиторий для тестирования Futag над библиотеками (json-c, php, FreeImage, и т.д.), можете протестировать с Докер-контейнером.
- Чан Ти Тхиен
- Курмангалеев Шамиль
- Пономарев Дмитрий
- Кузнецов Андрей
- Theodor Arsenij Larionov-Trichkin
-
C. T. Tran and S. Kurmangaleev, "Futag: Automated fuzz target generator for testing software libraries" 2021 Ivannikov Memorial Workshop (IVMEM), 2021, pp. 80-85, doi: 10.1109/IVMEM53963.2021.00021.
-
C. T. Tran, D. Ponomarev and A. Kuznhesov, "Research on automatic generation of fuzz-target for software library functions", 2022 Ivannikov Ispras Open Conference (ISPRAS), Moscow, Russian Federation, 2022, pp. 95-99, doi: 10.1109/ISPRAS57371.2022.10076871.
-
Исследования по автоматической генерации фаззинг-оберток для функций библиотек, Открытая конференция ИСП РАН им. В.П. Иванникова 2022
| Library | Version | Function | Bug type | Date of report | Date of patch |
|---|---|---|---|---|---|
| libpng | 1.6.37 | png_convert_from_time_t | AddressSanitizer:DEADLYSIGNAL | Feb 8, 2021 | Sep 13, 2022 |
| tinyxml2 | 9.0.0 | ErrorIDToName | AddressSanitizer: global-buffer-overflow | Nov 2, 2022 | Nov 12, 2022 |
| pugixml | 1.13 | default_allocate | AddressSanitizer: allocation-size-too-big | Apr 11, 2023 | Apr 15, 2023 |
| Библиотека | Время генерации | Кол-во фаззинг-оберток | Время компиляции | Кол-во строк кода |
|---|---|---|---|---|
| lib json-c | 180 | 3111 | 612 | 280.019 |
| libpostgres | 105 | 749 | 29 | 84.387 |
| curl | 4.210 | 152 | 21 | 9.617 |
| openssl | 2.172 | 269 | 255 | 19.458 |
| pugixml | 55 | 61 | 58 | 2.815 |
| libopus | 75 | 422 | 7 | 12.606 |