¶ Титульные листы
¶ Цель работы
Получить практические навыки динамического тестирования ядра Linux с использованием инструмента Syzkaller. Собрать учебное ядро с санитайзерами и инструментацией покрытия, развернуть QEMU-гостя с образом Debian, настроить и запустить syz-manager, проанализировать отчёт о найденной ошибке.
¶ Контекст
Ядро Linux — самый массово используемый программный продукт в истории. Оно работает на серверах, Android-смартфонах, маршрутизаторах и встроенных системах. Ошибка в ядре — не просто сбой приложения. Она может привести к полной компрометации системы (повышение привилегий, отказ в обслуживании, утечка информации).
Тестирование ядра является сложной задачей, так как пространство возможных состояний бесконечно, а классические модульные тесты покрывают лишь малую долю сценариев. Фаззинг (fuzzing) решает эту проблему. Вместо написания тестов вручную генерируется большое количество случайных, но синтаксически корректных программ, которые подаются на вход ядра.
Syzkaller — coverage-guided фаззер для ядра Linux, разработанный в Google и ставший стандартом. Он описывает API ядра на специальном языке syzlang, генерирует корректные последовательности системных вызовов, измеряет покрытие через механизм KCOV и отслеживает сбои по выводу терминала машины и санитайзеры (KASAN, UBSAN, LOCKDEP, KMEMLEAK).
В домашнем задании требуется:
- собрать учебное ядро Linux с необходимыми опциями отладки (KASAN, KCOV, DEBUG_INFO и др.);
- создать образ гостевой виртуальной машины на базе Debian;
- собрать Syzkaller и настроить syz-manager;
- запустить фаззинг и убедиться, что пайплайн работает (растёт corpus и coverage);
- проанализировать отчёт о найденной ошибке.
Результаты работы необходимо представить в виде отчёта, оформленного по требованиям нормоконтроля, принятого на кафедре ПМиФИ ОмГТУ.
Задание выполняется на Ubuntu (нативной или в WSL 2). Выполняется на локальной машине, не требует финансовых вложений и аренды серверов.
Структура этапов выполнения ДЗ соответствует структуре разделов и подразделов отчёта
¶ 1 этап: подготовка хоста и проверка доступности виртуализации
1.1. Установите системные пакеты и инструменты разработки:
sudo apt update
sudo apt install -y \
build-essential git curl wget make gcc flex bison \
libssl-dev libelf-dev libelf1 \
qemu-system-x86 qemu-utils \
debootstrap cpio \
openssh-client
1.2. Установите актуальную стабильную версию Go (рекомендуется через официальный tarball; актуальную версию проверяйте на go.dev/dl):
GO_VERSION=1.27.2
wget "https://dl.google.com/go/go${GO_VERSION}.linux-amd64.tar.gz"
sudo tar -C /usr/local -xzf "go${GO_VERSION}.linux-amd64.tar.gz"
echo 'export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
go version
1.3. Проверьте доступность KVM (аппаратного ускорения QEMU):
ls -la /dev/kvm
- Если файл существует и у вашего пользователя есть права на чтение/запись (например, вы в группе
kvm), то QEMU будет использовать KVM, фаззинг будет быстрым - Если файл отсутствует или недоступен, то фаззинг будет ощутимо медленнее (TCG)
Результат данного раздела: подготовленный хост с Go и QEMU; зафиксировано, есть ли доступ к KVM.
¶ 2 этап: сборка ядра Linux
2.1. Клонируйте репозиторий ядра Linux и зафиксируйте ветку (рекомендуется ветка linux-6.12.y):
mkdir -p ~/syzkaller-task
cd ~/syzkaller-task
git clone --branch linux-6.12.y --depth 1 https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git linux
cd linux
git log --format='%h %s' -1
2.2. Сгенерируйте базовую конфигурацию ядра и добавьте опции, необходимые для syzkaller:
make defconfig
make kvm_guest.config
2.3. Включите обязательные и рекомендуемые опции. Добавьте в конец файла .config минимальный набор:
CONFIG_KCOV=y
CONFIG_KCOV_INSTRUMENT_ALL=y
CONFIG_KCOV_ENABLE_COMPARISONS=y
CONFIG_DEBUG_FS=y
CONFIG_DEBUG_INFO=y
CONFIG_DEBUG_INFO_DWARF_TOOLCHAIN_DEFAULT=y
CONFIG_KALLSYMS=y
CONFIG_KALLSYMS_ALL=y
CONFIG_KASAN=y
CONFIG_KASAN_INLINE=y
CONFIG_UBSAN=y
CONFIG_FAULT_INJECTION=y
CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS=y
CONFIG_FAILSLAB=y
CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC=y
CONFIG_NAMESPACES=y
CONFIG_USER_NS=y
CONFIG_CONFIGFS_FS=y
CONFIG_SECURITYFS=y
CONFIG_CMDLINE_BOOL=y
CONFIG_CMDLINE="net.ifnames=0"
Рекомендуемые дополнительные опции:
CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK=y
CONFIG_LOCKDEP=y
CONFIG_PROVE_LOCKING=y
CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP=y
CONFIG_PROVE_RCU=y
CONFIG_FORTIFY_SOURCE=y
CONFIG_HARDENED_USERCOPY=y
CONFIG_DETECT_HUNG_TASK=y
2.4. Примените изменения конфигурации и проверьте итоговый .config:
make olddefconfig
grep -E 'CONFIG_(KCOV|KASAN|DEBUG_INFO|DEBUG_FS)=' .config
2.5. Соберите ядро:
make -j$(nproc)
2.6. Убедитесь, что образ ядра создан:
ls -l arch/x86/boot/bzImage
Результат данного раздела: собранное ядро
bzImageс включёнными KCOV и KASAN; зафиксирован точный коммит исходников и итоговый.config.
¶ 3 этап: создание гостевого образа Debian
3.1. Скачайте официальный скрипт syzkaller для создания образа и запустите его (по умолчанию создаёт Debian trixie — актуальный stable-релиз Debian, список релизов):
mkdir -p ~/syzkaller-task/image
cd ~/syzkaller-task/image
wget -O create-image.sh https://raw.githubusercontent.com/google/syzkaller/master/tools/create-image.sh
chmod +x create-image.sh
sudo ./create-image.sh
3.2. Убедитесь, что образ и SSH-ключ созданы:
ls -l trixie.img trixie.id_rsa
chmod 600 trixie.id_rsa
Результат данного раздела: образ гостевой системы
trixie.imgи SSH-ключtrixie.id_rsaс правами 600.
¶ 4 этап: сборка Syzkaller и настройка syz-manager
4.1. Клонируйте и соберите Syzkaller (рекомендуется закрепить конкретный коммит для воспроизводимости):
cd ~/syzkaller-task
git clone https://github.com/google/syzkaller.git syzkaller
cd syzkaller
git log --format='%h %s' -1
make
ls -l bin/
makeсобирает syzkaller для архитектуры хоста.
4.2. Создайте конфигурационный файл myconfig.json:
{
"target": "linux/amd64",
"http": "0.0.0.0:56741",
"workdir": "/home/<user>/syzkaller-task/workdir",
"kernel_obj": "/home/<user>/syzkaller-task/linux",
"image": "/home/<user>/syzkaller-task/image/trixie.img",
"sshkey": "/home/<user>/syzkaller-task/image/trixie.id_rsa",
"syzkaller": "/home/<user>/syzkaller-task/syzkaller",
"procs": 4,
"type": "qemu",
"vm": {
"count": 1,
"kernel": "/home/<user>/syzkaller-task/linux/arch/x86/boot/bzImage",
"cpu": 2,
"mem": 2048
}
}
Замените
/home/<user>на реальный путь вашего пользователя.
Если kvm на вашей машине недоступен, добавьте в блок "vm" конфигурации ключ и значение
"qemu_args": "-cpu qemu64", не забудьте про запятую и валидность JSON
Результат данного раздела: собранный syzkaller, валидный конфигурационный файл.
¶ 5 этап: запуск фаззинга и мониторинг
5.1. Запустите syz-manager (из директории, где лежит myconfig.json):
~/syzkaller-task/syzkaller/bin/syz-manager -config myconfig.json
Для остановки используйте
Ctrl+C, syz-manager корректно завершит работу и сохранит состояние корпуса вworkdir.
5.2. Откройте веб-интерфейс в браузере: http://127.0.0.1:56741. Убедитесь, что он открывается.
5.3. Дождитесь признаков работающего фаззинга (подождите минут 15, предварительно зафиксировав время старта syz-manager):
corpus(количество программ в корпусе) растёт;coverage(процент покрытия) растёт или стабилизируется;execs(общее число выполненных программ) растёт непрерывно.
5.4. Сделайте скриншоты дашборда с ненулевыми corpus и coverage.
5.5. Проверьте и зафиксируйте наличие (или отсутствие) сбоев в разделе crashes.
Результат данного раздела: скриншот дашборда с растущим corpus; таблица динамики corpus/coverage; отмечено, были ли обнаружены сбои.
¶ 6 этап: анализ отчёта о найденной ошибке
Если syzkaller нашёл хотя бы один сбой (раздел crashes на дашборде и соответствующая директория workdir непусты), то:
6.1. Перейдите в ~/syzkaller-task/workdir/crashes/ и откройте любой файл отчёта.
6.2. Прочитайте отчёт и зафиксируйте в анализе:
- Заголовок — тип ошибки (KASAN, UBSAN, WARNING, deadlock и др.), имя функции;
- Адрес доступа — какой адрес читался/писался и какого размера;
- Call Trace — цепочка вызовов от точки сбоя до системного вызова, определите контекст.
Если за время фаззинга сбоев не было, то это также нормальная ситуация (актуальные LTS-ядра хорошо протестированы, логично). В этом случае возьмите готовый учебный отчёт и проанализируйте его по шагу 6.2.
Результат данного раздела: анализ отчёта о сбое (или учебного отчёта) с указанием контекста ошибки.
¶ Критерии приёмки домашнего задания
- ядро Linux собрано со специальными опциями
- гостевой образ создан и загружается в QEMU
- syzkaller собран и запущен, дашборд доступен
- продемонстрирован скриншот дашборда с ненулевым corpus (фаззинг действительно работает)
- показана динамика corpus/coverage за сессию фаззинга (таблица или график)
- выполнен базовый анализ отчёта о сбое
- представлен отчёт в соответствии с требуемой структурой
- отчёт и список источников в нём выполнены в соответствии с требованиями нормоконтроля
- отчёт подписан и загружен в электронный кабинет
¶ Структура отчёта
Отчет обязательно должен содержать:
- Введение — краткое описание темы работы, цели работы и поставленных задач;
- Основную часть, совпадающую с этапами выполнения домашнего задания:
- подготовка хоста (Ubuntu / WSL 2, доступность KVM);
- сборка ядра (фиксация коммита, итоговый набор Kconfig-опций, время сборки);
- создание гостевого образа (какой релиз Debian, размер образа);
- сборка и настройка syzkaller (коммит, конфигурация);
- запуск фаззинга (длительность, динамика corpus/coverage, скриншот dashboard);
- анализ отчёта (контекст ошибки);
- Заключение — выводы, возникшие трудности и способы их решения, полученные знания;
- Список использованных источников (источник добавляется только в том случае, если в тексте работы есть ссылка на него). Минимум 5 источников.
Отчёт оформляется в соответствии с требованиями
Для списка источников отдельные требования к оформлению
¶ Важные замечания
Домашнее задание считается выполненным, если оно подписано, загружено через электронный кабинет ОмГТУ и принято преподавателем
Преподаватель оставляет за собой право отклонить работу без объяснения причин, если оформление отчёта и/или списка источников не соответствует требованиям нормоконтроля