基于动静态程序分析的整形漏洞检测工具

近几年,针对整形漏洞的攻击数目急剧上升.整形漏洞由于隐蔽性高,成为危害巨大的软件漏洞之一.本文提出了一种自动检测整形漏洞的防御工具,它结合了静态和动态程序分析技术.在静态分析阶段,该工具反编译二进制程序, 并创建可疑的指令集.在动态分析阶段,该工具动态地扫描可疑集中的指令,结合可触发漏洞的输入,判断指令是否是整形漏洞.我们的工具有两个优点:首先,它提供了精确并且充足的类型信息.其次,通过基于反编译器的静态分析,工具减少了动态运行时需要检测的指令数目.实验结果表明,我们的工具可以有效地检测到实际程序中的整形漏洞,并且在我们检测的软件中,没有发现漏报,误报率也很低.     

一种地址泄露敏感的二进制软件漏洞自动验证方法

软件漏洞自动验证是分析漏洞可利用性、评估其危害性的重要手段。然而在目标系统开启地址空间布局随机化（address space layout randomization, ASLR)漏洞缓解机制条件下,由于缺乏地址泄露事件的构造能力和有效的漏洞利用载荷运行时重定位方法,当前技术无法生成能有效验证漏洞可利用性的输入样本。为解决上述问题,提出了一种地址泄露敏感的二进制软件漏洞自动验证方法。该方法包含完全地址泄露漏洞状态自动构造和运行时环境无关的漏洞利用会话自动生成2个阶段。首先,综合执行状态动态监控、地址泄露样本自动构造、地址泄露导引的模糊测试等技术,自动生成能够蕴含执行目标载荷所需的全部地址泄露事件,并于其后触发漏洞的程序状态。然后,基于该漏洞触发状态,综合漏洞可利用状态构造、漏洞利用模板自动提取、基于载荷运行时动态重定位的漏洞可利用性自动验证等技术,自动构造出能够动态适配于目标系统运行环境的漏洞利用会话,并基于该会话自动完成目标漏洞可利用性分析。基于上述技术实现了LeakableExp原型系统,并以该原型系统对2个测试程序、14个CTF、RHG竞赛赛题程序和4个实际漏洞程序进行了实验分析。实验结果表明,LeakableExp具备在ASLR开启条件下,自动泄露目标系统敏感地址、分析漏洞可利用性的能力。     

PyFuzzer：自动化高效内存模糊测试方法

针对传统模糊测试（fuzz testing）耗时、无法绕过有效性验证等缺陷,提出了基于快速内存模糊测试,综合运用静态分析和动态跟踪技术的测试工具—PyFuzzer。整个过程高度自动化,通过WarFTPD、Serv-U等程序进行测试,并和4n FTP Fuzzer进行对比,结果表明PyFuzzer能有效地发掘二进制程序中的各种漏洞,极大地提高了模糊测试的效率。     

错误模式和程序切片的软件漏洞检测

提出了结合错误模式和切片技术的软件漏洞检测方法。错误模式库主要由软件的历史错误模式和一些常见的错误模式组成。然后将函数的入口参数作为前置条件,将建立好的错误模式作为后置条件,求得满足前置条件和后置条件的基于规约的切片,即可得到一条可能潜在漏洞的可疑路径。在得到这些可疑路径集合之后,使用符号执行和约束求解技术来进行可疑路径的验证,并自动产生可以触发该漏洞的测试例输入。该方法可以快速地进行漏洞可能产生的区域定位,并能自动产生触发漏洞的输入。     

基于符号执行的漏洞检测系统

目前,软件安全至关重要,而威胁到软件安全性能的罪魁祸首正是软件自身,即软件漏洞。软件漏洞有语言漏洞、逻辑漏洞等。模糊测试是检测漏洞方面使用的较多的一种技术,它能够根据输入自动生成测试用例,这种方法不需要测试人员的过多干预。但过多的冗余测试也是这种方法难以消除的。为了解决这个缺点,生成有效的测试用例,文中实现了基于符号执行的漏洞检测系统。符号化输入是该系统的前提,程序插桩可以获取符号变量之间的关系。通过求解在分支语句处的约束条件可以得到新的测试输入。实验证明本系统能较智能地进行漏洞检测,也大大地提升了漏洞检测的性能。     

程序流程跟踪漏洞挖掘系统

程序漏洞的发现与利用是当今信息安全面临的主要问题之一,传统的漏洞挖掘技术具有误报率高,覆盖率低等问题。据此情况,文中提出了一种新型的、基于程序流程跟踪的新型漏洞挖掘系统。本系统在静态测试漏洞挖掘技术的基础上,结合图论的相关知识生成测试样本,再利用基因算法改进测试样本,给出了一套完整的漏洞挖掘系统结构。该系统增加了程序覆盖度,更加高效、准确地完成漏洞挖掘工作。     

缓冲区溢出漏洞精确检测方法研究

 缓冲区溢出漏洞是影响系统安全性的严重问题之一,本文提出了一种利用模型检测技术对代码中潜在的缓冲区溢出漏洞进行精确检测的方法.该方法通过静态分析,先将对缓冲区漏洞的检测转化为对程序某个位置可达性的判定.然后,利用模型检测技术对可达性进行验证.基于GCC和Blast,我们使用这一方法构造了一个精确检测缓冲区溢出漏洞的原型系统.最后,使用该原型系统对wu-ftpd,minicom和CoreHTTP等三个实际应用程序进行了检测,结果不仅检测出了已知的漏洞,而且发现了一些新漏洞.     

SRAM型FPGA单粒子翻转测试及加固技术研究

SRAM型FPGA空间应用日益增多,只有针对其特点设计相应的单粒子试验的测试程序才能系统、准确地获取该类芯片的单粒子翻转特性,为抗辐射加固设计提供依据.阐述了单粒子翻转的静态和动态的测试方法.静态测试包括硬件设计和配置位回读程序的设计;动态测试主要针对CLB(配置逻辑单元)和BRAM(块存储器)两部分进行了相应的软件测...     

一种抵抗符号执行的路径分支混淆技术

程序在动态执行过程中泄露了大量的路径分支信息,这些路径分支信息是其内部逻辑关系的二进制表示.符号执行技术可以自动地收集并推理程序执行过程所泄露的路径信息,可用于逆向工程并可削弱代码混淆的保护强度.哈希函数可以有效保护基于等于关系的路径分支信息,但是难以保护基于上下边界判断的不等关系的路径分支信息.将保留前缀算法与哈希函数相结合提出了一种新的路径分支混淆技术,将符号执行推理路径分支信息的难度等价到逆向推理哈希函数的难度.该路径分支混淆方法在SPECint-2006程序测试集上进行了实验,试验结果表明该混淆方法能有效保护程序路径分支信息,具有实用性.     

入侵检测技术简析

由于传统的网络安全管理是基于密码技术与访问控制技术的静态网络安全管理模式,它受到了因网络技术发展带来的新威胁,已不能解决日益增加的网络系统弱点漏洞与现成攻击程序构成的威胁、不能解决内部员工的安全威胁、不能对动态的安全威胁采取应对措施。目前一种基于时间的动态安全管理模型PDRR(即P-预防、D-检测、R-反应、R-恢复)成为网络安全的热点,该模型中的核心技术就是入侵检测技术,实现入侵检测的系统称为入侵检测系统(IDS)。入侵检测既能检测到外部的入侵行为,也能检测出内部用户未授权的活动,是动态安全管理模型中的核心。IDS…     

面向JRENative漏洞的寄存器符号化监测

Java语言是最为流行的编程语言之一,拥有非常大的用户群,其安全问题十分重要,其中JRENative漏洞逐渐成为研究热门。本项研究基于符号执行技术提出一种寄存器符号化监测方法,选取符号执行平台S2E作为漏洞挖掘工具,并且实现了针对JRENative漏洞挖掘的辅助插件SymJava和SymRegMonitor,基于OpenJDK和OracleJRE逆向代码进行源代码白盒审计并构建了用于进行漏洞挖掘的Java测试用例,最后对36个调用JavaNativeAPI的Java测试用例进行测试,发现了6个JRENative安全隐患,其中2个可被攻击者恶意利用。     

一种改进的智能Fuzzing平台设计方案

随着软件安全问题的日趋严重,智能Fuzzing技术被广泛应用于漏洞挖掘、软件安全领域.基于符号执行和污点分析技术的各种智能Fuzzing平台相继诞生.该文首先以漏洞安全问题以及软件测试方法学为背景,介绍了智能Fuzzing技术中用到的理论,包括符号执行、污点分析等;然后介绍了现有成型智能Fuzzing平台,包括SAGE、KLEE、BitBlaze等,并且提出它们现存的主要问题;最后通过总结智能Fuzzing平台的可改进之处,提出了一种更有效的智能Fuzzing平台的设计方案,该方案基于全系统的符号执行技术,利用云计算平台进行调度,可以有效应用于商业级软件的Fuzzing工作.     

并行化模糊测试研究综述

随着新一代网络信息技术的不断创新突破,软件从单机场景逐步扩展到移动终端、物联网设备、工业控制设备、云计算平台等新兴领域,推动了信息化基础设施建设的发展。然而,应用软件质量良莠不齐,给黑客组织提供了可乘之机。事件型漏洞和高危零日漏洞数量上升,如何高效准确地挖掘软件漏洞亟待解决。为实现漏洞的快速检测,模糊测试技术备受关注,它具有部署简单、自动化程度高、兼容性好等特点,能通过提供大量的输入样例实现对目标程序的脆弱性分析。现有的模糊测试通常在单处理器环境中执行,存在单个检测任务耗时长、计算资源利用率低、可持续能力差等缺陷。因此,并行化模糊测试一经提出便备受青睐。针对并行架构下的任务划分、数据存储、通信交互等问题,学术界和工业界对其展开了深入分析,并设计了一系列的实现方法。为此,系统地总结了当前模糊测试面临的挑战,概述了当前阶段模糊测试的并行化需求,着重比较分析了现存并行化模糊测试方案的优势和不足,并对高性能计算场景下并行化模糊测试的未来趋势进行了展望。     

Research on RTF array overflow vulnerability detection

When the virtual function was executed,it could cause array overflow vulnerability due to error operation of the virtual function table of C++ object.By attacking the virtual function,it could cause the system crash,or even the attacker to control the execution of program directly was allowed,which threatened user’s security seriously.In order to find and fix this potential security vulnerability as soon as possible,the technology for detecting such security vulnerability was studied.Based on the analysis of the virtual function call during the MS Word parsing RTF files,the array overflow vulnerability generated by MS Word parsing abnormal RTF files,and a new RTF array overflow vulnerability detection method based on the file structure analytical Fuzzing was proposed.Besides,an RTF array overflow vulnerability detection tool (RAVD,RTF array vulnerability detector) was designed.The test results show RAVD can detect RTF array overflow vulnerabilities correctly.Moreover,the Fuzzing results show RAVD has higher efficiency in comparison with traditional file Fuzzing tools.     

基于控制流序位比对的智能Fuzzing测试方法

在国际前沿技术EFS(evolutionary fuzzing system)的研究基础上,提出基于控制流序位比对算法的智能Fuzzing测试方法。根据遗传算法的内在属性演算得到基于序列比对的适应度函数,并有效地计算出需要搜索的程序逻辑空间。最后给出了该方法与2种传统Fuzzing方法的测试性能的实验结果比对,证明了该方法能够充分利用遗传算法属性中并行性进行智能地程序逻辑学习,具有逻辑覆盖面广、搜索导向性强的优点,能够提高漏洞挖掘能力。     

一种基于导向式模糊测试的IoT设备固件漏洞分析方法

为提高物联网(Internet of Things, IoT)设备漏洞分析的准确度,在深入分析了50余个MIPS架构的IoT设备固件漏洞的基础上,提出了一种基于导向式模糊测试的动静结合IoT设备固件漏洞分析方法。获取固件程序中所有函数信息,依据数据引入函数与漏洞触发函数的函数调用关系图,定位危险代码区域。基于危险代码区域详细控制流图,计算执行路径中基本块到达漏洞触发函数的距离,动态调控种子能量,实现面向漏洞触发函数的导向性模糊测试。设计实现了面向MIPS架构的IoT设备固件漏洞分析系统DirFirmFuzz。实验结果表明,相较于已有工具,系统漏洞分析的误报率平均缩减了73.31%,到达漏洞触发函数的平均速度加快了1.1~7倍。同时,在实际环境测试过程中,发现了D-Link、Cisco等多个厂商的12个0-day漏洞,均已报送相关厂商进行修补。     

基于代码覆盖的恶意代码多路径分析方法

 传统的恶意代码动态分析每次分析的对象只是恶意代码的某一个执行路径,难以保证分析的全面性.恶意代码多路径分析是解决该问题的思路之一.本文提出一种基于代码覆盖的多路径分析方法,通过标识判断条件节点,减少局部路径被重复遍历的次数,在保证分析效果的同时,提高分析系统的分析效率以及代码覆盖率.通过对大量典型恶意代码的分析验证表明,本方法可明显缩短分析时间,提高分析效率和分析的全面性.     

Biometric Inspired Mobile Network Authentication and Protocol Validation

This paper pioneers an experimentation on assessing security and performance of a well-established biometric authentication protocol. Using the gold standard in software reliability, a path-oriented software quality control tool, the work exploits the attack surface leveraging path analysis. The test not only identifies security vulnerabilities in a system but also pinpoints those vulnerabilities at real security risk to optimize resource allocation. The automated holistic examination of the authentication process reveals a weakness in the biometric authentication protocol at study. The attack map generated from the analysis directs its improvement. Reexamination validates the security of the protocol. The work also studies the computational complexity of the protocol, thereby, recommends the key length suitable to biometric authentication for wireless body area networks.     

Hardware-Assisted Run-Time Monitoring for Secure Program Execution on Embedded Processors

Embedded system security is often compromised when "trusted" software is subverted to result in unintended behavior, such as leakage of sensitive data or execution of malicious code. Several countermeasures have been proposed in the literature to counteract these intrusions. A common underlying theme in most of them is to define security policies at the system level in an application-independent manner and check for security violations either statically or at run time. In this paper, we present a methodology that addresses this issue from a different perspective. It defines correct execution as synonymous with the way the program was intended to run and employs a dedicated hardware monitor to detect and prevent unintended program behavior. Specifically, we extract properties of an embedded program through static program analysis and use them as the bases for enforcing permissible program behavior at run time. The processor architecture is augmented with a hardware monitor that observes the program's dynamic execution trace, checks whether it falls within the allowed program behavior, and flags any deviations from expected behavior to trigger appropriate response mechanisms. We present properties that capture permissible program behavior at different levels of granularity, namely inter-procedural control flow, intra-procedural control flow, and instruction-stream integrity. We outline a systematic methodology to design application-specific hardware monitors for any given embedded program. Hardware implementations using a commercial design flow, and cycle-accurate performance simulations indicate that the proposed technique can thwart several common software and physical attacks, facilitating secure program execution with minimal overheads