SockFuzzer: XNU कर्नेल फ़ज़िंग फ्रेमवर्क

परियोजना स्थिति

SockFuzzer, मूल रूप से XNU कर्नेल (macOS और iOS में प्रयुक्त) के लिए एक नेटवर्किंग-केंद्रित फ़ज़र के रूप में डिज़ाइन किया गया, अब एक व्यापक कर्नेल फ़ज़िंग फ्रेमवर्क के रूप में विकसित हो चुका है। अपने मूल नाम को अपनी जड़ों के संकेत के रूप में बनाए रखते हुए, SockFuzzer अब BSD, Mach, वर्चुअल मेमोरी, और अधिक सहित कर्नेल सबसिस्टमों की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर करता है। यह परियोजना XNU कर्नेल को एक लाइब्रेरी में परिवर्तित करके एक अनूठा दृष्टिकोण लागू करती है जिसे यूज़रस्पेस में "बूट" और फ़ज़ किया जा सकता है, जिससे कई सबसिस्टमों में कुशल भेद्यता खोज और पुनरुत्पादन संभव हो पाता है।

परियोजना लक्ष्य

1. नियंत्रित वातावरण में XNU कर्नेल का व्यापक परीक्षण करना
2. विभिन्न XNU सबसिस्टमों में भेद्यताओं की खोज और पुनरुत्पादन करना
3. XNU सुरक्षा की निरंतर फ़ज़िंग और सुधार के लिए एक फ्रेमवर्क प्रदान करना
4. कर्नेल अनुसंधान में उन्नत फ़ज़िंग तकनीकों को लागू करने के मूल्य को प्रदर्शित करना
5. जटिल कर्नेल इंटरैक्शन और सबसिस्टमों के कुशल परीक्षण को सक्षम करना

आर्किटेक्चर अवलोकन

SockFuzzer एक होस्ट/"XNU अतिथि" डिज़ाइन का उपयोग करता है, जहाँ XNU कर्नेल को एक लाइब्रेरी के रूप में संकलित किया जाता है और एक कस्टम यूज़रस्पेस वातावरण में चलाया जाता है। इस आर्किटेक्चर में कई प्रमुख घटक शामिल हैं:

1. होस्ट पर्यावरण
2. XNU गेस्ट लाइब्रेरी
3. कस्टम शेड्यूलर (Concurrence पर आधारित)
4. फ़ज़िंग इंजन (Google के fuzztest प्रोजेक्ट से Centipede)
5. टेस्ट रनर और हार्नेस

होस्ट पर्यावरण

होस्ट पर्यावरण XNU गेस्ट लाइब्रेरी को चलाने और फ़ज़िंग प्रक्रिया के प्रबंधन के लिए आधार प्रदान करता है। इसमें शामिल है:

• कोर कर्नेल सेवाओं के कस्टम कार्यान्वयन
• होस्ट और XNU अतिथि के बीच संचार के लिए हाइपरकॉल इंटरफ़ेस
• फ़ज़ टेस्ट निष्पादित करने के लिए टेस्ट रनर और हार्नेस

XNU गेस्ट लाइब्रेरी

XNU कर्नेल को यूज़रस्पेस में चलाने के लिए न्यूनतम संशोधनों के साथ एक लाइब्रेरी (libxnu) के रूप में संकलित किया जाता है। मुख्य पहलुओं में शामिल हैं:

• होस्ट प्रतीकों के साथ टकराव से बचने के लिए प्रतीक उपसर्ग और प्रबंधन
• एक संस्करण स्क्रिप्ट के माध्यम से आंतरिक XNU फ़ंक्शनों का चयनात्मक प्रदर्शन
• कई सबसिस्टमों के लिए समर्थन: BSD, Mach, वर्चुअल मेमोरी, थ्रेड, प्रोसेस, आदि।
• वर्चुअल मेमोरी समर्थन के लिए नल pmap परत (भविष्य में ARM pmap का समर्थन करने की योजनाओं के साथ)

कस्टम शेड्यूलर

बेहतर Concurrence परियोजना पर आधारित, कस्टम शेड्यूलर अब पूर्ण थ्रेडिंग क्षमताओं का समर्थन करता है:

• निष्पादक: थ्रेड निर्माण, विलोपन, और संदर्भ स्विचिंग प्रदान करता है
• FuzzedScheduler: थ्रेड स्थितियों और शेड्यूलिंग निर्णयों का प्रबंधन करता है
• उचित मल्टीथ्रेडिंग समर्थन के लिए XNU गेस्ट लाइब्रेरी के साथ एकीकरण

टेस्ट रनर और हार्नेस

टेस्ट रनर और हार्नेस फ़ज़ टेस्ट के निष्पादन का प्रबंधन करते हैं और प्रदान करते हैं:

• XNU अतिथि पर्यावरण का आरंभीकरण
• विभिन्न सबसिस्टमों में फ़ज़ इनपुट का निष्पादन
• क्रैश का पता लगाना और रिपोर्टिंग

प्रमुख विशेषताएं

1. व्यापक XNU कर्नेल कवरेज: BSD, Mach, वर्चुअल मेमोरी, थ्रेड और प्रोसेस सहित कई सबसिस्टमों का परीक्षण करें
2. यूज़रस्पेस XNU निष्पादन: XNU कर्नेल घटकों को नियंत्रित यूज़रस्पेस वातावरण में चलाएं
3. पूर्ण थ्रेडिंग समर्थन: उचित मल्टीथ्रेडिंग क्षमताओं के लिए बेहतर Concurrence का लाभ उठाएं
4. वर्चुअल मेमोरी समर्थन: ARM pmap समर्थन की योजनाओं के साथ नल pmap परत का उपयोग करें
5. MIG फ़ज़िंग: Mach इंटरफ़ेस जनरेटर (MIG) इंटरफेस की फ़ज़िंग के लिए समर्थन
6. हाइपरकॉल इंटरफ़ेस: होस्ट और XNU अतिथि घटकों के बीच संचार को सुविधाजनक बनाएं

समर्थित विशेषताएं

1. BSD
2. Mach
3. वर्चुअल मेमोरी (नल pmap परत के साथ)
4. थ्रेड और प्रोसेस
5. नेटवर्किंग
6. Mach संदेश
7. MIG इंटरफेस

कार्यप्रवाह

1. XNU कर्नेल को आवश्यक संशोधनों के साथ एक लाइब्रेरी के रूप में संकलित किया जाता है
2. होस्ट पर्यावरण XNU गेस्ट लाइब्रेरी और कस्टम शेड्यूलर को आरंभ करता है
3. Centipede protobuf परिभाषाओं का उपयोग करके संरचित इनपुट उत्पन्न करता है
4. टेस्ट हार्नेस इनपुट को निष्पादित करता है, सिसकॉल, Mach संदेश और अन्य कर्नेल इंटरफेस को आमंत्रित करता है
5. कस्टम शेड्यूलर XNU अतिथि के भीतर थ्रेड निष्पादन का प्रबंधन करता है
6. ASAN मेमोरी भ्रष्टाचार की समस्याओं की निगरानी करता है
7. क्रैश और कवरेज जानकारी एकत्र और विश्लेषित की जाती है

सीमाएं और भविष्य का कार्य

1. IOKit समर्थन: वर्तमान कार्यान्वयन IOKit सबसिस्टमों का समर्थन नहीं करता है
2. केवल बाइनरी फ़ज़िंग: यह दृष्टिकोण वर्तमान में स्रोत कोड पर निर्भर करता है जिसमें सभी मॉड्यूल शामिल नहीं होते हैं

भविष्य के कार्य में शामिल हैं:

• IOKit समर्थन लागू करना
• वर्चुअल मेमोरी के लिए ARM pmap समर्थन को एकीकृत करना
• केवल बाइनरी फ़ज़िंग परिदृश्यों के लिए तकनीकों को अपनाना
• XNU सबसिस्टमों के लिए कवरेज और समर्थन का विस्तार जारी रखना

सार्वजनिक रिलीज़ सीमाएं

इस रिपॉजिटरी को सुव्यवस्थित बनाए रखने के लिए, उपयोगकर्ताओं को स्वयं third_party में कई निर्भरताओं को जोड़ना होगा, जैसे कि xnu, bootstrap_cmds, और कुछ अन्य लाइब्रेरी।