一种粗细粒度结合的动态污点分析方法

针对当前污点分析工具不能兼顾速度和精确度的缺陷,研究并实现一种粗细粒度结合的二进制代码动态污点分析方法。对比粗粒度污点分析和细粒度污点分析的实现过程,提出两者结合的新型分析框架。预先在线执行粗粒度污点分析以筛选有效指令,之后离线执行细粒度污点分析以计算污点信息。根据粒度的差异分别建立粗细粒度污点数据的引入标记方法,制定粗细粒度条件下的数据流和控制流传播策略,设计离线轨迹记录结构作为粗细粒度污点分析的传递文件。在原型系统上的测试结果表明,该方法通过在线粗粒度模式保证了污点分析信息采集的快速性,同时采用离线细粒度模式以合理的时间消耗提升了污点分析的精确度。     

写污点值到污点地址漏洞模式检测

设备驱动是允许高级程序与硬件设备交互的底层程序.通常设备驱动中的漏洞较之应用程序中的漏洞对计算机系统的安全具有更大的破坏性.写污点值到污点地址是Windows设备驱动程序中频繁出现的一种漏洞模式.首次明确地对该种漏洞模式进行描述,提出一种针对二进制驱动程序中该种漏洞模式的自动检测方法,并实现相应的原型工具T2T-B2C.该方法基于反编译和静态污点分析技术,与其他方法相比,既可以分析C代码,也可以分析本地二进制代码.该工具由T2T和B2C两个组件组成:首先B2C基于反编译技术将二进制文件转换为C语言文件;然后T2T基于静态污点分析技术检测B2C生成的C代码中出现写污点值到污点地址漏洞模式的语句.使用多种反病毒程序中的二进制驱动对T2T-B2C进行了评估,发现了6个未公开漏洞.评估结果表明:该工具是一款可实际应用的漏洞检测工具,可应用于对较大规模的程序进行检测.     

基于即时编译的动态污点跟踪优化

动态污点跟踪技术展现了在移动隐私保护方面强大功能,但存在系统性能较低问题.提出了一个基于即时编译的动态污点传播优化方法.首先,将程序逻辑精确抽象为污点传播逻辑,简化污点传播分析复杂性;然后,提出了一个污点传播框架并证明了在该框架下污点传播分析的正确性和有效性;最后,采用消除,替换和移动等方法将冗余低效的污点传播代码转化为高效等价的污点传播代码.实验结果表明经过优化后单条热路径的污点传播代码节省了38%内存占用和指令执行时间,系统整体性能平均提升了6.8%.     

一种应用于动态污点分析的路径自动生成方法

在对现有动态污点分析平台研究和分析的基础上,提出一种路径自动生成技术。借助二进制静态分析技术获取目标程序的指令序列,以基本块为粒度计算执行覆盖率,在目标程序动态执行中抓取其运行轨迹,由收集到的路径约束条件构造新的路径约束条件,经约束求解生成覆盖其它路径的新的测试用例。借助虚拟化技术实现动态污点分析各用例的并行执行,较大幅度提高污点分析的路径覆盖率和执行效率。     

基于符号化执行的Fuzzing测试方法

设计并实现一种基于符号化执行的Fuzzing测试方法。通过代码插装,在程序执行过程中收集路径约束条件,依据一定的路径遍历算法生成新路径约束条件并进行求解,构造可以引导程序向新路径执行的输入测试数据。提出一种改进的污点分析机制,对路径约束条件进行简化,提高了代码覆盖率和漏洞检测的效率。     

面向漏洞类型的Crash分类研究

Crash（程序崩溃）分析是漏洞挖掘与利用的关键阶段，判定Crash是由何种类型漏洞产生的是进行Crash分析和漏洞利用的前提。针对现有漏洞检测平台无法有效识别Crash类型的问题，提出一种二进制可执行程序漏洞检测和Crash类型判定的方法。该方法通过对二进制可执行程序Fuzz出的Crash进行污点标记，在污点传播阶段兼顾污点清除、间接污染等污点传播规则，在污点检查阶段通过收集崩溃点上下文信息，匹配多种漏洞触发规则。基于上述方法开发出对二进制程序漏洞检测和判定Crash所属漏洞类型的原型系统，实验结果表明，该方法适用于栈溢出、格式化字符串、堆溢出等漏洞导致的覆盖返回地址、函数指针等模式，具有较高准确率。     

基于XML的面向二进制漏洞模式形式化描述研究

研究人员通过深入分析大量已公开漏洞的触发成因,将存在安全缺陷的代码抽象为漏洞模式。二进制静态漏洞挖掘技术的核心思想,就是在对二进制程序反汇编得到汇编代码的基础上,以漏洞模式为指导进行安全缺陷检测。文章对缓冲区溢出漏洞、数组越界漏洞、写污点值到污点地址漏洞模式进行了总结,并使用XML对漏洞模式作了形式化描述。     

基于执行踪迹离线索引的污点分析方法研究

针对二进制代码的污点分析方法在软件逆向工程、漏洞分析及恶意代码检测等方面具有重大的意义,目前大多数污点分析方法不支持浮点指令,执行效率较低,且传播的精度也不够高.提出并实现了一种基于执行踪迹离线索引的污点分析方法,以字节为粒度,且支持污点标签.提出执行踪迹离线索引的生成及查询算法,通过离线索引可跳过与污点数据无关的指令,以提高污点分析的效率.首次描述并解决了即时翻译执行导致的污点丢失问题.使用污点标签以标识污点的来源和位置.提出较完善的污点传播算法,支持浮点指令,以尽可能精确地刻画污点信息从源操作数传递到目的操作数的过程.实现了灵活的可配置机制,用户可通过黑名单动态地引入污点数据.将本文提出的方法应用到漏洞检测的场景中,使用12个真实的软件漏洞作为测试样本集,将本文中的方法与TEMU作对比实验,实验结果表明本文方法具备较强的漏洞检测能力,可验证的漏洞数比TEMU更多,且其平均执行效率比TEMU高5倍.     

一种改进的基于在线解耦的轻量级动态污点分析方法

在针对二进制程序的实际分析场景中,动态分析方法因具有更高的准确性而得到更为广泛的关注和运用.但是以动态污点分析为代表的细粒度分析方法通常会产生较高的性能和资源开销.为缓解这些问题,本文提出一种改进的轻量级在线解耦的动态污点分析方法,其主要思想是在线解耦程序执行和指令分析,同步构建分析代码并完成分析.该方法能够进一步降低对目标程序运行时的性能影响,并易将分析过程迁移至其它上下文环境中,从而可进一步减小对目标程序运行环境的干扰.本文通过采用多种实际程序进行实验,结果表明该方法能够比传统在线污点分析具有更高的分析性能,并具有较低的系统资源消耗,易于在实际环境中进行部署和应用.     

PHP程序污点型漏洞静态检测方法

针对基于PHP语言开发的Web应用程序产生的污点型漏洞,提出一种静态代码分析检测的方法。提出的生成控制流图的算法,基于PHP内置函数解析PHP程序,生成抽象解析树,进而生成控制流图;对内置特征、入口点和敏感点进行建模,精确分析数据流;提出基于有效路径的污点分析方法,提高了分析的准确性,实现了基于变量回溯的路径遍历算法。实现了该方法的原型系统,并对两个广泛使用的PHP应用程序进行测试,发现了6个未公开漏洞和11个已公开漏洞,证明了该系统具有较强的漏洞检测能力。     

基于虚拟化技术的动态污点分析

在现有的污点分析技术基础上,针对当前污点分析工具的记录不准确等缺陷,研究并实现了基于虚拟化技术的动态污点分析。结合虚拟化技术设计了动态污点分析框架,针对内存污点数据和硬盘污点数据分别设计了基于Hook技术的污点标记模型和Hash遍历的污点标记模型,依据Intel&AMD的指令编码格式对指令进行分类并依据指令类型设计污点传播策略,为解决信息记录冗余问题设计了基于指令筛选的污点记录策略。实验证明,该技术是有效的动态污点分析方法,可以很好地运用于模糊测试中的测试用例生成与漏洞检测。     

基于对象跟踪的J2EE程序动态污点分析方法

Web程序的安全威胁主要是由外部输入未验证引发的安全漏洞,如数据库注入漏洞和跨站脚本漏洞,动态污点分析可有效定位此类漏洞。提出一种基于对象跟踪的动态分析方法,与现有动态方法跟踪字符和字符串对象不同,追踪所有可能被污染的Java对象。方法应用对象哈希值表示污点对象,定义方法节点和方法坐标记录污点传播时的程序位置,支持污点传播路径追踪,针对Java流对象装饰模式提出流家族污点传播分析。方法设计一种语言规范对Java类库中污点传播相关的方法集合以及用户自定义方法建模,按照污点引入、传播、验证和使用,对方法集分类后设计和形式化定义各类方法的污点传播语义。在SOOT平台实现对J2EE源码或字节码插桩框架,使用静态分析计算可达方法集以减少插桩规模,应用原型系统对真实网站的测试结果表明该方法可有效发现注入漏洞。     

一种面向Trace与漏洞验证的污点分析方法

静态分析方法被广泛用于Android应用的隐私泄露检测,其以(Source,Sink)对形式检测潜在漏洞,但同时会产生大量虚警。针对该问题,提出一种上下文敏感和域敏感的污点分析方法。对污点传播的操作语义和一致性约束进行形式化定义,保证污点传播的语义正确性,同时分析插桩运行Android应用后产生的Trace片段,验证漏洞是否存在虚警。基于Soot实现原型系统并对DroidBench数据集中的70个应用进行分析,实验结果表明,该方法可成功验证4个虚警并发现8个漏报,表明其能有效判断静态分析结果的正确性。     

基于混合分析的Java反序列化利用链挖掘方法

Java反序列化漏洞已经成为当下Java应用安全的常见威胁,其中能够找到反序列化利用链是该类型漏洞能否利用的关键.由于Java应用及依赖库的代码空间大和Java本身多态的问题,人工分析Java反序列化利用链,需消耗大量的时间和精力,且高度依赖分析人员的经验知识.因此,研究如何高效且准确地自动化挖掘反序列化利用链至关重要...     

跨主机动态污点跟踪技术研究

为解决动态污点跟踪系统不能跨主机跟踪污点的问题,在Temu系统的基础上,提出基于应用程序编程接口Hook的污点跟踪方法。通过Hook插件完成对网络I/O函数的拦截,发送端Hook插件将污点数据和污染信息进行封装,接收端Hook插件解析数据包并根据污染信息对污点数据进行标记,由此实现跨主机动态污点跟踪。实验结果表明,基于该方法的原型系统可以实现跨主机污染传播,为动态污点跟踪技术在分布式环境中的应用提供支持。     

动态信息流分析的漏洞利用检测系统

安全相关的函数使用了来自网络用户输入或配置文件的非可信数据,由于未经过严格验证,引发了软件安全问题.大量软件漏洞都与非可信数据传播相关.非可信数据传播分析的漏洞利用检测系统将从网络用户输入或配置文件中获得的非可信数据标记为污染数据,使用信息流方法分析污染数据的传播范围,对可能使用污染数据的函数使用多种策略进行污染检查.借助开源的虚拟机代码实现动态信息流跟踪的漏洞检测原型系统,并优化了漏洞利用检测过程.