Kol Bellek Etiketleme Uzantısı (MTE)

Not: Bu dokümanda, MTE kapsamında çalıştırılan Android uygulamaları ele alınmaktadır. Android platformu geliştirme için MTE kullanma hakkında bilgi edinmek isterseniz AOSP belgelerini inceleyin.

Önemli: MTE, bellek hata ayıklama ve azaltma için kullanılabilen birçok araçtan biridir. Tüm araçlara genel bir bakış için Bellek hatası ayıklama ve azaltma bölümüne bakın.

Neden MTE?

Yerel programlama dillerinde belleğin işlenmesinde hatalar olan bellek güvenliği hataları, yaygın kod sorunlarıdır. Kararlılık sorunlarının yanı sıra güvenlik açıklarına da yol açarlar.

Armv9, serbest bırakıldıktan sonra kullanım ve arabellek taşması hatalarını yerel kodunuzda yakalamanıza olanak tanıyan bir donanım uzantısı olan Arm Memory Tagging Extension'ı (MTE) kullanıma sundu.

Desteği kontrol edin

Android 13'ten itibaren belirli cihazlarda MTE desteklemektedir. Cihazınızın MTE etkinken çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için aşağıdaki komutu çalıştırın:

adb shell grep mte /proc/cpuinfo

Sonuç Features : [...] mte ise cihazınız MTE etkin olarak çalışmaktadır.

Bazı cihazlar MTE'yi varsayılan olarak etkinleştirmez ancak geliştiricilerin MTE'yi etkinleştirerek yeniden başlatmalarına izin verir. Bu deneysel yapılandırma, cihaz performansını veya kararlılığını azaltabileceği için normal kullanım için önerilmez ancak uygulama geliştirme için yararlı olabilir. Bu moda erişmek için Ayarlar uygulamanızda Geliştirici Seçenekleri > Bellek Etiketleme Uzantısı'na gidin. Bu seçenek mevcut değilse cihazınız MTE'nin bu şekilde etkinleştirilmesini desteklemiyor demektir.

MTE çalışma modları

MTE, iki modu destekler: SENKRONİZASYON ve ASYNC. SENKRONİZASYON modu daha iyi teşhis bilgileri sağlar ve dolayısıyla geliştirme amaçları için daha uygundur. ASYNC modu ise yayınlanan uygulamalar için etkinleştirilebilmesini sağlayan yüksek performansa sahiptir.

Eşzamanlı mod (SENKRONİZASYON)

Bu mod, performans üzerinde hata ayıklanabilirliği için optimize edilmiştir ve daha yüksek performans ek yükü kabul edilebilir olduğunda hassas bir hata algılama aracı olarak kullanılabilir. Bu ayar etkinleştirildiğinde MTE SYNC bir güvenlik çözümü olarak da görev yapar.

Etiket uyuşmazlığında işleyen, sorun teşkil eden yükteki veya SIGSEGV (SEGV_MTESERR ile si_code) ile depolama talimatının yanı sıra bellek erişimi ve hata adresi ile ilgili tüm bilgileri sonlandırır.

Bu mod, test sırasında HWASan'a daha hızlı bir alternatif olarak kullanışlıdır. Bu yöntem, uygulamanız güvenlik açığına sahip bir saldırı yüzeyini gösterdiğinde kodunuzu yeniden derlemenizi gerektirmez veya üretimde kodu yeniden derlemenizi gerektirmez. Ayrıca, ASYNC modu (aşağıda açıklanmıştır) bir hata bulduğunda, yürütmeyi SENKRONİZE ET'e geçirmek için çalışma zamanı API'lerinin kullanılmasıyla doğru bir hata raporu alınabilir.

Buna ek olarak, Android ayırıcı, SENKRONİZE modunda çalışırken her ayırma ve ayırma konumunun yığın izlemesini kaydeder ve bunları, boşaltıldıktan sonra kullanım veya arabellek taşması gibi bir bellek hatasının açıklamasını ve ilgili bellek etkinliklerinin yığın izlerini içeren daha iyi hata raporları sağlamak için kullanır (Daha ayrıntılı bilgi için MTE raporlarını anlama bölümüne bakın). Bu tür raporlar, ASYNC moduna kıyasla daha bağlamsal bilgi sağlar ve hataların izlenmesini ve düzeltilmesini kolaylaştırır.

Eş zamansız mod (ASYNC)

Bu mod, hata raporlarının doğruluğundan yüksek performans sağlamak için optimize edilmiştir ve bellek güvenliği hatalarının düşük genel giderli algılanması için kullanılabilir. Etiket uyuşmazlığında işleyen, en yakın çekirdek girişine (syscall veya zamanlayıcı kesintisi gibi) kadar yürütmeye devam eder. Burada, hatalı adresi veya bellek erişimini kaydetmeden SIGSEGV (SEGV_MTEAERR kodu) ile işlemi sonlandırır.

Bu mod, test sırasında SYNC modu kullanılarak bellek güvenliği hatalarının yoğunluğunun düşük olduğu bilinen ve iyi test edilmiş kod tabanlarında üretim sırasındaki bellek güvenliği açıklarının azaltılması için yararlıdır.

MTE'yi etkinleştir

Tek bir cihaz için

Deneme amaçlı olarak, uygulama uyumluluğu değişiklikleri, manifest dosyasında herhangi bir değer belirtmeyen (veya "default" belirttiğini) bir uygulama için memtagMode özelliğinin varsayılan değerini ayarlamak üzere kullanılabilir.

Bunları, genel ayar menüsündeki Sistem > Gelişmiş > Geliştirici seçenekleri > Uygulama Uyumluluğu Değişiklikleri altında bulabilirsiniz. NATIVE_MEMTAG_ASYNC veya NATIVE_MEMTAG_SYNCnın ayarlanması, belirli bir uygulama için MTE'yi etkinleştirir.

Alternatif olarak bu, am komutu kullanılarak aşağıdaki gibi de ayarlanabilir:

• SENKRONİZASYON 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 içine. Bu işlem, hata ayıklama derlemeleri için manifest dosyanızdaki memtagMode öğesini senkronizasyonla geçersiz kılar.

Alternatif olarak, özel bir buildType'ın tüm derlemeleri için MTE'yi etkinleştirebilirsiniz. Bunu yapmak için kendi buildType'ınızı oluşturun ve XML'i app/src/<name of buildType>/AndroidManifest.xml içine yerleştirin.

Uygun cihazlardaki bir APK için

MTE varsayılan olarak devre dışıdır. MTE'yi kullanmak isteyen uygulamalar bunu AndroidManifest.xml içindeki <application> veya <process> etiketi altında android:memtagMode ayarlayarak yapabilir.

Uyarı: MTE'yi etkinleştiren uygulamalar, Play Store'a gönderilmeden önce MTE uyumlu bir cihazda kapsamlı bir şekilde test edilmelidir. Aksi takdirde, kritik hatalar yalnızca MTE özellikli cihazlarda keşfedilebilir ve uygulamanın kullanılabilirliğine zarar verebilir.

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

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

Uygulamanızı çalıştırma

MTE'yi etkinleştirdikten sonra uygulamanızı normal şekilde kullanıp test edin. Bellek güvenliği sorunu algılanırsa uygulamanız aşağıdakine benzer bir mezar taşıyla kilitlenir (SYNC için SEGV_MTESERR veya ASYNC için SEGV_MTEAERR içeren SIGSEGV etiketine dikkat edin):

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 ayrıntılı bilgi için AOSP dokümanlarındaki MTE raporlarını anlama bölümüne bakın. Ayrıca uygulamanızda Android Studio ile hata ayıklayabilirsiniz. Hata ayıklayıcı satırda durarak geçersiz bellek erişimine neden olur.

İleri Düzey Kullanıcılar: Kendi ayırıcınızda MTE'yi kullanma

Not: Özel ayırıcılar kullandığınızdan haberdar değilseniz bu bölümü atlayabilirsiniz.

Normal sistem ayırıcıları tarafından ayrılmamış bellek için MTE'yi kullanmak amacıyla ayırıcınızı, belleği ve işaretçileri etiketleyecek şekilde değiştirmeniz gerekir.

Ayırıcınızın sayfalarının, mmap (veya mprotect) prot işaretinde PROT_MTE kullanılarak ayrılması gerekir.

Etiketler yalnızca 16 baytlık parçalar (granül olarak da bilinir) için atanabildiğinden, tüm etiketli ayırmaların 16 bayt uyumlu olması gerekir.

Ardından, bir işaretçi döndürmeden önce rastgele etiket oluşturmak ve bunu işaretçide depolamak için IRG talimatını kullanmanız gerekir.

Temel belleği etiketlemek için aşağıdaki talimatları uygulayın:

• STG: 16 baytlık tek bir granül etiketle
• ST2G: İki adet 16 baytlık granül etiketle
• DC GVA: Aynı etikete sahip etiket önbelleği

Alternatif olarak, aşağıdaki talimatlar da belleği sıfırlayarak başlatır:

• STZG: 16 baytlık tek bir granülü etiketleyin ve sıfır olarak başlatın
• STZ2G: İki 16 baytlık granülü etiket ve sıfır olarak başlatır
• DC GZVA: Önbelleği aynı etiketle etiketleyin ve sıfırla başlatın

Bu talimatların eski CPU'larda desteklenmediğini, dolayısıyla MTE etkinleştirildiğinde bunları koşullu olarak çalıştırmanız gerektiğini unutmayın. İşleminiz için MTE'nin etkinleştirilip etkinleştirilmediğini kontrol edebilirsiniz:

#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

Arm tarafından yazılan Android OS için MTE Kullanıcı Rehberi'nden daha fazla bilgi edinebilirsiniz.