libpng のファジングと脆弱性分析

グループセキュリティ研究プロジェクト

ファジングについて: ファジングは、プログラムに無効なデータ、予期しないデータ、またはランダムなデータを入力として提供し、バグや脆弱性を発見する自動化されたソフトウェアテスト手法です。カバレッジガイド付きファジングは、コードカバレッジのフィードバックを使用して、異なる実行経路をインテリジェントに探索します。

OSS-Fuzz について: OSS-Fuzz は、オープンソースソフトウェア向けの Google の継続的ファジングサービスです。LibFuzzer や他のファジングエンジンを使用して、重要なオープンソースプロジェクトを自動的にテストし、脆弱性を報告します。

このプロジェクトは、Google の OSS-Fuzz フレームワークを使用して、libpng ライブラリに対するカバレッジガイド付きファジング、コードカバレッジ分析、および脆弱性の悪用を実証します。

対象: libpng v1.6.48 (ファジング), v1.5.20 (エクスプロイト)

詳細な方法論と完全なレポート: report.pdf を参照してください
完全な手順: Instructions.md を参照してください

結果の概要

パート1: シードコーパスの影響分析

パート3: カスタムファザーの改良

改良1 - 拡張リードファザー (submit_improve1)

• 行カバレッジ: 33.02% → 34.08% (+1.06%)
• PNG変換API呼び出しとエッジケーステストを追加
• pngread.c で +74 行、pngtrans.c で +73 行

改良2 - ライトファザー (submit_improve2)

• PNG エンコーディング（書き込み操作）用の新しいファザーを作成
• 書き込み関数: 0% → 30-50% カバレッジ
• 未テストだった +1,270 行 のコードをカバー

パート4: CVE-2014-9495 のエクスプロイト

libpng v1.5.20 のヒープバッファオーバーフローの悪用に成功:

• Adam7 インターレースPNG処理における整数オーバーフロー
• PoC は AddressSanitizer の検出をトリガー
• スクリプト: part4/run.poc.sh

成果

• シードコーパスの影響: +17% のカバレッジ改善
• カスタムファザー: 2 つの新しいバリアント（拡張リード + ライトファザー）
• 新規カバレッジ: 未テストだった +1,270 行のコード
• CVE エクスプロイト: CVE-2014-9495 の PoC に成功

プロジェクト構造

├── part1/               # Seed corpus impact analysis
│   ├── run.w_corpus.sh         # Run with seed corpus
│   ├── run.w_o_corpus.sh       # Run without seed corpus
│   └── report/                 # Coverage reports
├── part3/               # Custom fuzzer improvements
│   ├── improve1/               # Enhanced read fuzzer
│   └── improve2/               # New write fuzzer
└── part4/               # CVE-2014-9495 exploitation
    ├── run.poc.sh              # Run exploit
    └── write_exploit.c         # PoC code

クイックスタート

# Part 1: Fuzzing experiments (4 hours each)
cd part1
./run.w_corpus.sh    # or ./run.w_o_corpus.sh

# Part 3: Test improvements (4 hours each)
cd part3/improve1 && ./run.improve1.sh
cd part3/improve2 && ./run.improve2.sh

# Part 4: Exploit CVE
cd part4 && ./run.poc.sh

カバレッジレポートを表示:

firefox part1/report/w_corpus/linux/index.html

グループメンバー

このセキュリティ研究プロジェクトは、以下のメンバーによって共同で完了しました:

• Mahdi Atallah
• Rassene M'Sadaa
• Yannik Krone
• Yonathan Lanzmann