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。     

基于动态污点分析的DOM XSS漏洞检测算法

针对Web客户端中基于文档对象模型的跨站脚本攻击(DOM XSS)漏洞检测问题,提出一种基于动态污点分析的DOM XSS漏洞检测算法。通过构造DOM模型和修改Firefox SpiderMonkey脚本引擎,利用动态的、基于bytecode的污点分析方法实现了DOM XSS漏洞的检测。对DOM对象类属性的扩展和SpiderMonkey字符串编码格式的修改可以完成污点数据标记;遍历JavaScript指令代码bytecode的执行路径,获得污点传播路径,实现污点数据集的生成;监控所有可能会触发DOM XSS攻击的输出点,实现DOM XSS漏洞的判定。在此基础上,利用爬虫程序设计并实现了一个互联网DOM XSS漏洞检测系统。实验结果表明,所提算法能有效检测网页存在的DOM XSS漏洞,其检测率可达92%。     

基于动态污点分析的Android隐私泄露检测方法

针对Android应用存在的隐私泄露问题,提出一种基于动态污点分析技术的隐私泄露检测方法。通过插装Android系统框架层API源码标记隐私数据,并修改Android应用程序的执行引擎Dalvik虚拟机,保证准确跟踪污点标记在程序执行期间的传播,当有数据离开手机时检查污点标记判断是不是隐私数据。动态污点分析使得应用程序对隐私数据的使用更具透明性。实验结果表明,该方法能够有效检测出Android应用泄露用户隐私的行为,从而更好地保护用户的隐私信息。     

基于ARM架构的信息流追踪系统的设计与实现

当前,智能手机平台面临着众多的安全威胁.动态信息流追踪是一种能够检测缓冲区溢出等安全威胁的有效技术.文中分析了动态信息流追踪技术的基本原理,设计并实现了基于ARM架构的信息流追踪系统.该系统通过在页表项上扩展添加污点标记位来标识来自不可信数据源的数据,扩充ARM架构指令集,在指令层追踪数据的传播过程并相应地完成污点传播.当系统跳转到来自不可信数据源的内存段执行时,CPU将产生异常通知用户,根据系统安全策略决定是否允许该操作继续执行.研究表明该系统能够有效实现ARM架构智能平台的安全防护.     

一种基于细粒度污点分析的逆向平台

分析对比了现有的行为分析系统的优缺点,针对逆向分析过程中所遇到的代码保护技术等困难,研究并改进了指令级的动态污点分析技术。利用虚拟化技术,设计了一套具有通用性的逆向分析平台。研究插件结构实现可扩展性,以适应漏洞挖掘、恶意行为检测等领域的应用。经实验测试,该设计能与常规的逆向手段配合,显著地提高分析的效率。     

基于污点状态空间的脆弱性可疑点定位方法

针对现有方法在定位效能和适应性方面的不足,提出一种基于污点状态空间的脆弱性可疑点定位方法,在动态污点分析的框架下,建模扩展污点状态机模型,通过离线轨迹文件分析指令执行时的污点状态迁移,同时设计了多类非安全迁移规则,检测并定位脆弱性可疑点。构造原型系统并进行测试的结果表明该方法能在未触发脆弱性的条件下较完备和快速地定位多类脆弱性可疑点。     

加密通信协议的一种逆向分析方法

研究未知通信协议逆向解析技术在网络安全中具有重要意义,现有方法局限于分析明文的通信协议。基于此,提出一种基于动态污点分析的加密通信协议逆向分析方法,以动态二进制插桩平台Pin为支撑,跟踪记录程序的指令轨迹,采用数据流分析构建指令级和函数级的污点传播流图,再根据解密过程的特征定位数据包解密后的明文,最后解析协议明文的格式。实验表明,该方法能够准确定位加密协议数据解密后的明文,还原加密协议原有的格式。     

基于语义规则的污点传播分析优化方法

离线污点分析中的针对轨迹记录文件的污点传播分析的时间开销非常巨大,因此研究快速高效的污点传播分析具有重要意义。针对上述问题,提出了一种基于语义规则的污点传播分析优化方法。该方法定义了一种指令的语义描述规则,用于描述指令的污点传播语义,利用中间语言自动生成汇编指令的语义规则,再根据语义规则进行污点传播分析,避免了现有污点分析方法中指令重复执行导致的重复语义解析,提高了污点分析的效率。实验结果表明,所提方法能够有效降低污点传播分析的时间开销,仅占传统基于中间语言污点分析的14%左右,提高了分析效率。     

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。     

二进制程序的动态符号化污点分析

污点分析技术常用于跟踪二进制程序的信息流及检测安全漏洞,通过程序的动态执行来检测程序中由测试用例触发的漏洞。它的误报率很低,但是漏报率较高。针对污点分析的这一问题,动态符号化污点分析方法对污点分析进行了改进,通过将污点分析符号化来降低漏报率。根据基于指令的污点传播来获得相关污点数据的信息,同时制定符号化的风险分析规则,通过检测污点信息是否违反风险规则来发现存在的风险。实验结果表明,该方法不仅具有污点分析低误报率的优点,而且克服了污点分析高漏报率的缺点。在污点分析过程中产生的漏洞、风险及相关污点信息还可用于指导测试用例的生成,提高测试效率并降低测试用例的冗余。     

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。     

基于权限分析的Android隐私数据泄露动态检测方法

针对现有Android平台隐私数据泄露动态检测方法检测效率较低的情况,文章设计并实现了一种基于权限分析的Android隐私数据泄露动态检测方法。该方法将Android静态检测中的权限分析与动态污点检测结合,根据应用程序申请的权限确定动态污点检测的隐私数据类型和隐私出口类型。检测选项保存在系统属性中。实验结果显示,该方法能够在保证隐私数据泄露检测有效性的前提下,提高动态污点检测的效率。     

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。     

污点分析技术研究综述

污点分析技术是保护隐私数据安全和实现漏洞检测的重要技术手段，也是信息安全研究的热点领域。对近年来污点分析技术的研究现状和发展情况进行综述，介绍了污点分析的理论基础以及静态污点分析和动态污点分析的基本概念、关键技术和研究进展，并从技术实现方式的角度出发，阐述了基于硬件、软件、虚拟环境和代码等四种污点分析技术的实现方式、核心思想以及优缺点；然后，从污点数据流向的角度出发，概述了污点分析技术在相关领域的两种典型应用，即隐私数据泄露检测和漏洞探测；最后，简要分析了污点分析的缺点和不足，并展望该技术的研究前景和发展趋势。     

基于动态染色的内存漏洞定位技术

针对程序漏洞,提出利用基于二进制的程序染色和程序分析技术来检测恶意攻击并有效定位程序漏洞,采用数据依赖关系分析和动态染色的方法,记录起传播作用的写指令及目的内存地址,当检测到漏洞攻击时,通过内存地址找到恶意写指令并定位漏洞。实验结果证明,该方法能成功定位常见内存漏洞的位置,并能定位到有漏洞的库函数的调用点。     

基于自动机的Java信息流分析

面向Java的信息流分析工作需要修改编译器或实时执行环境,对已有系统兼容性差,且缺乏形式化分析与安全性证明。首先,提出了基于有限状态自动机的Java信息流分析方法,将整个程序变量污点取值空间抽象为自动机状态空间,并将Java字节码指令看做自动机状态转换动作;然后,给出了自动机转换的信息流安全规则,并证明了在该规则下程序执行的无干扰安全性;最后,采用静态污点跟踪指令插入和动态污点跟踪与控制的方法实现了原型系统IF-JVM,既不需要获得Java应用程序源码,也不需要修改Java编译器和实时执行环境,更独立于客户操作系统。实验结果表明,原型系统能正确实现对Java的细粒度地信息流跟踪与控制,性能开销为53.1%。     

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.     

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%.