Kol Bellek Etiketleme Uzantısı (MTE)

Not: Bu dokümanda, MTE kapsamında çalışan Android uygulamaları ele alınmaktadır. Örneğin, Android platformu geliştirmede MTE'yi kullanma hakkında daha fazla bilgi için AOSP'ye bakın. bulabilirsiniz..

Önemli: MTE, hata ayıklama için kullanılabilecek birçok araçtan biridir ve olabilir. Görüntüleyin Bellek hatası ayıklama ve giderme genel bakışı inceleyebilirsiniz.

Neden MTE?

Yerel programlamada belleğin işlenmesiyle ilgili hatalar olan bellek güvenliği hataları diller, yaygın kod sorunlarıdır. Bunların yanı sıra, sorunları da çözer.

Armv9, bir donanım yazılımı olan Kol Bellek Etiketleme Uzantısı'nı (MTE) boşaltıldıktan sonra kullanım ve arabellek taşması hatalarını yakalamanıza olanak tanıyan yerel kodunuzdur.

Destek için kontrol edin

Android 13'ten itibaren belirli cihazlarda MTE desteklenir. Cihazınızda MTE'nin etkin olup olmadığını kontrol etmek için aşağıdaki komutu çalıştırın: komut:

adb shell grep mte /proc/cpuinfo

Sonuç Features : [...] mte ise cihazınızda MTE çalışıyor demektir etkin.

Bazı cihazlar MTE'yi varsayılan olarak etkinleştirmez, ancak geliştiricilerin MTE etkinleştirildi. Bu, şunun için önerilmeyen deneysel bir yapılandırmadır: cihaz performansını veya kararlılığını düşürebileceğinden, normal kullanım faydalı olacağını düşünüyor. Bu moda erişmek için şuraya gidin: Geliştirici Seçenekleri > Bellek Etiketleme Uzantısı'nı seçin. Bu seçeneği yoksa cihazınız MTE'nin bu şekilde etkinleştirilmesini desteklemiyor.

MTE çalışma modları

MTE, iki modu destekler: SYNC ve ASYNC. SENKRONİZASYON modu daha iyi teşhis sağlar daha fazla bilgi sağlar ve dolayısıyla geliştirme amacıyla daha uygundur. yayınlanan uygulamalarda etkinleştirilmesine izin veren yüksek performansa sahiptir.

Eşzamanlı mod (SYNC)

Bu mod, performans üzerinde hata ayıklama için optimize edilmiştir ve yüksek performans ek yükü söz konusu olduğunda hassas bir hata algılama aracı olarak kabul edilir. MTE SYNC etkinleştirildiğinde güvenlik çözümü olarak da işlev görür.

Etiket uyuşmazlığı durumunda, işlemci rahatsız edici yükteki işlemi sonlandırır veya SIGSEGV (si_code SEGV_MTESERR) ile mağaza talimatı ve tüm bilgiler ile ilgili bilgileri gözden geçirin.

Bu mod, test sırasında HWASan'a kıyasla daha hızlı bir alternatif olarak kullanışlıdır. uygulamanız devre dışı bırakıldığında kodunuzu yeniden derlemenizi veya üretim savunmasız bir saldırı yüzeyini temsil eder. Ayrıca, ASYNC modu (aşağıda açıklanmıştır) hata verecek şekilde API'leri kullanarak hata yoksa doğru bir hata raporu almak için senkronize etme moduna geçirin.

Ayrıca, SENKRONİZASYON modunda çalışırken, Android ayırıcısı yığın izlemeleri (stack trace) sunar ve bunları kullanarak bir bellek hatasının açıklamasını içeren hata raporları, örneğin ve ilgili belleğin yığın izlemeleri (stack trace) hakkında etkinlikler (daha fazla bilgi için MTE raporlarını anlama bölümüne bakın). Böyle raporlar daha fazla bağlam bilgisi sunar ve hataların izlenmesini kolaylaştırır düzeltmeye yardımcı olur.

Eşzamansız mod (ASYNC)

Bu mod, hata raporlarının doğruluğu yerine performans için optimize edilmiştir ve Bu özellik, bellek güvenliği hatalarının düşük ek yük altında algılanması için kullanılır. Bir etiket uyuşmazlığında, işlemci, en yakın çekirdek girişine (syscall gibi) kadar yürütülmeye devam eder veya zamanlayıcı kesme) olduğunda, işlemi SIGSEGV (kod SEGV_MTEAERR) gelen kutunuzdan kaldırabilirsiniz.

Bu mod, bellek güvenliği hatalarının yoğunluğunun test edilmiş olduğu ve bu değer, test sırasında SENKRONİZE modu kullanıldığında elde edilir.

MTE'yi etkinleştir

Tek bir cihaz için

Deneme amaçlı olarak, uygulama uyumluluğu değişiklikleri varsayılan olarak ayarlamak için kullanılabilir bir uygulama için memtagMode özelliğinin değeri manifest dosyasındaki herhangi bir değere (veya "default" belirtir).

Bunları Sistem > altında bulabilirsiniz. Gelişmiş > Geliştirici seçenekleri > Uygulaması Genel ayar menüsündeki Uyumluluk Değişiklikleri. NATIVE_MEMTAG_ASYNC ayarlanıyor veya NATIVE_MEMTAG_SYNC belirli bir uygulama için MTE'yi etkinleştirir.

Alternatif olarak bu, am komutu kullanılarak aşağıdaki şekilde ayarlanabilir:

• SENKRONİZE modu için: $ adb shell am compat enable NATIVE_MEMTAG_SYNC my.app.name.
• ASYNC modu için: $ adb shell am compat enable NATIVE_MEMTAG_ASYNC my.app.name.

Gradle'da

Gradle projenizin tüm hata ayıklama derlemeleri için MTE'yi

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools">

    <application android:memtagMode="sync" tools:replace="android:memtagMode"/>
</manifest>

app/src/debug/AndroidManifest.xml hedefine. Bu, manifest dosyanızdaki Hata ayıklama derlemeleri için senkronizasyonla memtagMode.

Alternatif olarak, özel bir derleme türünün tüm derlemeleri için MTE'yi etkinleştirebilirsiniz. Yapılacaklar Bu nedenle, kendi buildType'ınızı oluşturun ve XML'den app/src/<name of buildType>/AndroidManifest.xml adresine.

Uygun durumdaki tüm cihazlardaki APK için

MTE varsayılan olarak devre dışıdır. MTE kullanmak isteyen uygulamalar bunun için <application> veya <process> altında android:memtagMode etiketi AndroidManifest.xml içine alın.

Uyarı: MTE'yi etkinleştiren uygulamalar MTE uyumlu bir cihazı satın almanız gerekir. Aksi takdirde yalnızca kritik hataların tespit edilmesine neden olabilir. MTE özellikli cihazlarda kullanılması, uygulamanın kullanılabilirliğini olumsuz yönde etkileyebilir.

android:memtagMode=(off|default|sync|async)

Bu özellik, <application> etiketinde ayarlandığında kullanılan tüm işlemleri etkiler ayarlanarak bağımsız işlemler için geçersiz kılınabilir. <process> etiketi.

Enstrümantasyon ile geliştirme

Önemli: MTE araçları ile oluşturulan uygulamalar yalnızca hata ayıklama amacıyla.

Not: MTE Yığın Etiketleme özelliği, Android 14 QPR3 sürümünden itibaren kullanılabilir.

Daha önce açıklandığı gibi MTE'yi etkinleştirmek, yerel yığın oluşturun. Yığındaki bellek bozulmasını tespit etmek için MTE'yi seçerseniz kodun araçlarla yeniden oluşturulması gerekir. İlgili içeriği oluşturmak için kullanılan Bunun sonucunda uygulama, yalnızca MTE özellikli cihazlarda çalışır.

Önemli: Kodunuzu oluşturmak için güncel bir NDK kullandığınızdan emin olun.

MTE ile uygulamanızın yerel (JNI) kodunu oluşturmak için aşağıdakileri yapın:

ndk-kurum

Application.mk dosyanızda:

APP_CFLAGS := -fsanitize=memtag -fno-omit-frame-pointer -march=armv8-a+memtag
APP_LDFLAGS := -fsanitize=memtag -fsanitize-memtag-mode=sync -march=armv8-a+memtag

CMake

CMakeLists.txt dosyanızdaki her hedef için:

target_compile_options(${TARGET} PUBLIC -fsanitize=memtag -fno-omit-frame-pointer -march=armv8-a+memtag)
target_link_options(${TARGET} PUBLIC -fsanitize=memtag -fsanitize-memtag-mode=sync -march=armv8-a+memtag)

Uygulamanızı çalıştırma

MTE'yi etkinleştirdikten sonra uygulamanızı normal şekilde kullanıp test edin. Bellek güvenliği sorunu varsa tespit edildiğinde, uygulamanız buna benzer bir mezar taşıyla kilitleniyor (not SYNC için SEGV_MTESERR veya ASYNC için SEGV_MTEAERR ile SIGSEGV):

pid: 13935, tid: 13935, name: sanitizer-statu  >>> sanitizer-status <<<
uid: 0
tagged_addr_ctrl: 000000000007fff3
signal 11 (SIGSEGV), code 9 (SEGV_MTESERR), fault addr 0x800007ae92853a0
Cause: [MTE]: Use After Free, 0 bytes into a 32-byte allocation at 0x7ae92853a0
x0  0000007cd94227cc  x1  0000007cd94227cc  x2  ffffffffffffffd0  x3  0000007fe81919c0
x4  0000007fe8191a10  x5  0000000000000004  x6  0000005400000051  x7  0000008700000021
x8  0800007ae92853a0  x9  0000000000000000  x10 0000007ae9285000  x11 0000000000000030
x12 000000000000000d  x13 0000007cd941c858  x14 0000000000000054  x15 0000000000000000
x16 0000007cd940c0c8  x17 0000007cd93a1030  x18 0000007cdcac6000  x19 0000007fe8191c78
x20 0000005800eee5c4  x21 0000007fe8191c90  x22 0000000000000002  x23 0000000000000000
x24 0000000000000000  x25 0000000000000000  x26 0000000000000000  x27 0000000000000000
x28 0000000000000000  x29 0000007fe8191b70
lr  0000005800eee0bc  sp  0000007fe8191b60  pc  0000005800eee0c0  pst 0000000060001000

backtrace:
      #00 pc 00000000000010c0  /system/bin/sanitizer-status (test_crash_malloc_uaf()+40) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30)
      #01 pc 00000000000014a4  /system/bin/sanitizer-status (test(void (*)())+132) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30)
      #02 pc 00000000000019cc  /system/bin/sanitizer-status (main+1032) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30)
      #03 pc 00000000000487d8  /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (__libc_init+96) (BuildId: 6ab39e35a2fae7efbe9a04e9bbb14331)

deallocated by thread 13935:
      #00 pc 000000000004643c  /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (scudo::Allocator<scudo::AndroidConfig, &(scudo_malloc_postinit)>::quarantineOrDeallocateChunk(scudo::Options, void*, scudo::Chunk::UnpackedHeader*, unsigned long)+688) (BuildId: 6ab39e35a2fae7efbe9a04e9bbb14331)
      #01 pc 00000000000421e4  /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (scudo::Allocator<scudo::AndroidConfig, &(scudo_malloc_postinit)>::deallocate(void*, scudo::Chunk::Origin, unsigned long, unsigned long)+212) (BuildId: 6ab39e35a2fae7efbe9a04e9bbb14331)
      #02 pc 00000000000010b8  /system/bin/sanitizer-status (test_crash_malloc_uaf()+32) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30)
      #03 pc 00000000000014a4  /system/bin/sanitizer-status (test(void (*)())+132) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30)

allocated by thread 13935:
      #00 pc 0000000000042020  /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (scudo::Allocator<scudo::AndroidConfig, &(scudo_malloc_postinit)>::allocate(unsigned long, scudo::Chunk::Origin, unsigned long, bool)+1300) (BuildId: 6ab39e35a2fae7efbe9a04e9bbb14331)
      #01 pc 0000000000042394  /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (scudo_malloc+36) (BuildId: 6ab39e35a2fae7efbe9a04e9bbb14331)
      #02 pc 000000000003cc9c  /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (malloc+36) (BuildId: 6ab39e35a2fae7efbe9a04e9bbb14331)
      #03 pc 00000000000010ac  /system/bin/sanitizer-status (test_crash_malloc_uaf()+20) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30)
      #04 pc 00000000000014a4  /system/bin/sanitizer-status (test(void (*)())+132) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30)
Learn more about MTE reports: https://source.android.com/docs/security/test/memory-safety/mte-report

Daha fazla bilgi için AOSP dokümanlarındaki MTE raporlarını anlama bölümüne bakın. Siz Android Studio ile uygulamanızda hata ayıklayabilir, hata ayıklayıcı satırı geçersiz bellek erişimine neden oluyor.

İleri Düzey Kullanıcılar: MTE'yi kendi servisinizde kullanma

Not: Özel ayırıcı kullandığınızdan haberdar değilseniz bunu atlayabilirsiniz. dikkat edin.

Normal sistem ayırıcıları üzerinden ayrılmamış bellek için MTE'yi kullanmak istiyorsanız bellek ve işaretçileri etiketlemek için ayırıcınızı değiştirmeniz gerekir.

Ayırıcınızın sayfalarının, içinde PROT_MTE kullanılarak ayrılması gerekir mmap (veya mprotect) değerine sahip prot işareti.

Etiketler yalnızca atanabileceği için tüm etiketli ayırmaların 16 baytlık hizalanması gerekir (granül olarak da bilinir) oluşur.

Ardından, işaretçiyi döndürmeden önce aşağıdaki işlemler için IRG talimatını kullanmanız gerekir: rastgele bir etiket oluşturup işaretçide saklayabilirsiniz.

Temel belleği etiketlemek için aşağıdaki talimatları uygulayın:

• STG: 16 baytlık tek bir granülü etiketle
• ST2G: 16 baytlık iki granülü etiketle
• DC GVA: aynı etikete sahip önbellek satırı

Alternatif olarak, aşağıdaki talimatlar da belleği sıfır olarak başlatma:

• STZG: 16 baytlık tek bir granülü etiketleyin ve sıfır başlatma özelliğini kullanın
• STZ2G: 16 baytlık iki granülü etiketle ve sıfırla başlat
• DC GZVA: Aynı etiketle önbellek satırını etiket ve sıfır başlatma

Bu talimatların eski CPU'larda desteklenmediğini ve bu nedenle MTE etkinleştirildiğinde bunları koşullu olarak çalıştırabilirsiniz. MTE'nin işleminiz için etkinleştirildi:

#include <sys/prctl.h>

bool runningWithMte() {
      int mode = prctl(PR_GET_TAGGED_ADDR_CTRL, 0, 0, 0, 0);
      return mode != -1 && mode & PR_MTE_TCF_MASK;
}

Referans olarak scudo uygulamasını yararlı bulabilirsiniz.

Daha fazla bilgi

Daha fazla bilgiyi, Arm tarafından yazılan Android OS için MTE Kullanıcı Kılavuzu'nda bulabilirsiniz.