内核模糊测试技术分享

2025.04.8

内核模糊测试技术

1. Pipeline of Kernel Fuzzing

环境准备:初始化执行环境和种子库。 模糊测试:选取种子、变异种子生成测试用例、执行测试用例、收集反馈信息。 分析反馈信息:记录反馈信息、保存有价值用例作为新种子,并重复执行模糊测试步骤。

2. Pipeline of Syzkaller – Executor

硬件平台集成:全系统仿真运行 Linux 内核,支持跨架构测试,通过 USB/IP 协议虚拟化USB设备。 状态管理:每次测试用例执行后,通过 KVM 快照秒级恢复虚拟机状态,仅保存必要状态,避免全量存储。 优化策略:syz-manager 协调多节点并行测试,单集群可管理 1000+ 虚拟机实例,动态调度任务,优先执行高优先级目标。 Crash Reproduction:轻量级记录关键系统调用序列和参数值,使用Intel PT处理器追踪技术加速,使用确定性重放技术,并进行系统调用级冗余最小化。

3. Pipeline of Syzkaller – Monitor

内核崩溃检测:实时解析内核日志,识别致命错误,自动提取调用栈和寄存器状态,支持跨版本符号解析。 内存错误检测:KASAN设置红区检测,KMSAN捕获未初始化内存使用,尤其对copy_to_user()等敏感操作严格检查。 并发问题检测:KCSAN随机延后读线程时机,Lockdep通过CONFIG_LOCKDEP捕获锁顺序违规。 覆盖率收集:KCOV轻量化记录边组合,使用位图压缩存储,在支持Intel处理器的系统上,通过PTT记录指令流。 距离测量:通过objdump提取函数符号表,构建调用图,识别关键函数,使用LLVM生成控制流图,标记高风险基本块。 状态感知监控:Magic 值检测,CMP指令分析,共享变量识别(交叉引用分析), 依赖识别,范围量化。

4. Pipeline of Syzkaller – Fuzzer

输入生成策略:领域特定语言定义,自动解析Linux头文件生成2000+系统调用模板。 变异:嵌套结构体能量分配,通过字段访问频率统计动态调整变异权重。 输入选择和优先级排序:三级优先队列,系统调用依赖图,即时模板扩展。

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