基于状态转换模型的二进制代码缓冲区溢出漏洞检测

根据缓冲区溢出的基本原理,提出一种基于状态转换模型的二进制代码缓冲区溢出漏洞检测方法。该方法以可执行程序为分析目标,从而使漏洞检测过程摆脱对程序源代码的依赖。详细描述该漏洞检测方法的技术细节,并给出该方法与流行的缓冲区溢出漏洞检测方法的对比。     

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。     

基于有限约束满足问题的溢出漏洞动态检测方法

溢出型漏洞是最为普遍且最具危害的漏洞类型之一,溢出漏洞检测也是目前国内外研究的热点问题.目前漏洞检测方法主要分为白盒测试和黑盒测试两类.前者主要针对程序指令进行漏洞分析,但存在效率较低、检测结果不准确等缺点;后者难以保证程序覆盖的全面性与测试数据的针对性.文中提出了一种基于有限约束满足性问题(Constraint Satisfaction Problem,CSP)的溢出漏洞动态检测方法.在程序执行过程中,结合动态污点传播和动态循环分析,选取可能产生溢出漏洞的语句并生成CSP表达式,表达式包括语句的执行条件和漏洞产生条件两部分;通过对此CSP表达式化简求解,验证漏洞的存在性与漏洞的触发条件.该方法可直接分析可执行程序,解决了间接跳转、多态代码等静态分析中难以解决的问题.为了验证该方法的有效性,作者开发了一套原型系统并进行相关实验,结果表明该方法缩小了漏洞分析范围,提高了分析效率.     

基于动态污点分析的栈溢出Crash判定技术

Fuzzing技术和动态符号执行技术以发现程序异常为测试终止条件,却无法进一步评估程序异常的威胁严重等级。为此,阐述用于Crash可利用性分析的3种主要方法。在二进制插桩平台Pin上,提出一种基于动态污点分析技术的Crash可利用性自动化分析框架。实验结果表明,该框架能够准确有效地判断Crash的可利用性程度。     

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.     

基于指针时空分析的软件异常可利用性判定*

软件异常的可利用性是评估漏洞威胁等级的重要指标。针对目前二进制程序异常可利用性判定方法存在检测模式少、分析深度和精度不足、准确率低问题,通过分析多重指针的时空局部有效性,利用独立可控数据的内存布局构造从异常指令到跳转指令的指针引用路径,能够快速收敛搜索域,提高控制流劫持成功率和判定准确率。实验结果表明,该方法适用于栈溢出、堆溢出、整型溢出导致覆盖返回地址、函数指针等模式,具有较高准确率和较小性能开销。     

基于可执行文件的缓冲区溢出检测模型

给出缓冲区溢出的基本原理和现有检测技术,针对二进制可执行文件中存在的缓冲区溢出漏洞,提出一种缓冲区溢出检测模型,该模型采用静态检测和动态检测相结合的方法。对检测结果采取污点跟踪法进行人工分析,采用插件技术给出缓冲区溢出检测模型的具体设计。实验结果证明该模型的设计是有效的。     

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。     

面向Android应用的静态污点分析结果的正确性验证

应用静态污点分析检测Android应用的隐私泄露漏洞会产生许多虚警，为此提出一种上下文敏感、路径敏感和域敏感的半自动程序分析方法，仅需遍历少量执行路径即可判定漏洞是否虚警。首先，运行插桩后的应用来获得一条覆盖Source和Sink的种子Trace。然后，应用基于Trace的污点分析方法来验证Trace中是否存在污点传播路径，是则表明漏洞真实存在；否则进一步收集Trace的条件集合和污点信息，结合活变量分析和基于条件反转的程序变换方法设计约束选择策略，以删除大部分与污点传播无关的可执行路径。最后，遍历剩余执行路径并分析相应Trace来验证漏洞是否虚警。基于FlowDroid实现原型系统，对DroidBench的75个应用和10个真实应用进行验证，每个应用平均仅需遍历15.09%的路径，虚警率平均降低58.17%。实验结果表明该方法可以较高效地减少静态分析结果的虚警。     

可执行程序缺陷函数的静态检测方法

可执行程序的缺陷函数检测是软件漏洞发现的重要技术手段之一。从二进制代码指令流的角度出发,研究了缺陷函数的签名机制,提出了一种基于可执行程序静态分析的缺陷函数检测方法。该方法通过静态分析应用程序的可执行代码,建立进程运行过程中可能的函数调用序列集合。以该集合为基础,通过对比分析缺陷函数签名,可以准确检测该程序调用的缺陷函数集合,以及分析可能导致的脆弱性。通过实验分析,验证了该方法对于缺陷函数检测的有效性。     

二进制扫描的缓冲区溢出漏洞探测技术

缓冲区溢出漏洞自从出现以来,一直引起许多严重的安全性问题,而且随着软件系统越做越大,越来越复杂,缓冲区溢出漏洞的出现越来越普遍。本文从检测程序的漏洞方面着手,比较了以前常用的静态代码分析和实时错误注入的检测方法,提出了一种对可执行文件反汇编后的代码进行缓冲区溢出漏洞检测的技术,提高了检测软件系统漏洞的效率。     

软件漏洞静态检测模型及检测框架

软件漏洞静态分析是信息安全领域的重点研究方向,如何描述漏洞及判别漏洞是漏洞静态分析的核心问题。提出了一种用于描述和判别漏洞的漏洞静态检测模型。首先对软件漏洞的属性特征进行形式化定义,并对多种软件漏洞和其判定规则进行形式化描述;其次,针对传统的路径分析存在的状态空间爆炸问题,提出了一个新的程序中间表示——漏洞可执行路径集,以压缩程序状态空间。在该模型的基础上,设计了一个基于漏洞可执行路径集的软件漏洞静态检测框架,利用定义的漏洞语法规则求解漏洞可执行路径集上的漏洞相关节点集,利用漏洞判定规则对漏洞相关节点集进行判别得出漏洞报告。实验分析验证了该漏洞检测模型的正确性和可行性。     

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Dalvik寄存器污点分析的Android漏洞检测方法*

针对Android应用中存在的漏洞易被恶意攻击者利用进行攻击的问题,提出了一种基于Dalvik寄存器污点分析的Android应用漏洞检测方法。首先对Android应用进行预分析以获取应用基本信息并构建函数调用图,然后将指定的Dalvik寄存器作为污点,实现对污点的前向分析和后向分析功能,最后使用脚本执行器连接预分析模块、污点分析模块和漏洞检测脚本,共同完成漏洞检测功能。基于该检测方法实现了原型系统AndroDetector并进行了对比性实验,实验结果表明此漏洞检测方法检测范围更广且准确率更高。     

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%。     

缓冲区溢出漏洞分析技术研究进展

本文首先介绍了缓冲区溢出漏洞危害的严重性和广泛性,然后从如何利用缓冲区溢出漏洞的角度,依次介绍了缓冲区溢出漏洞的定义、操作系统内存组织方式以及缓冲区溢出攻击方式.本文将缓冲区溢出分析技术分为三类：自动检测、自动修复、以及运行时防护,并对每一类技术进行了介绍、分析和讨论.最后,对相关工作进行了总结,并讨论了缓冲区溢出分析领域未来可能的三个研究方向：（1）对二进制代码进行分析.（2）结合机器学习算法进行分析.（3）综合利用多种技术进行分析.     

基于代码插装的缓冲区溢出漏洞定位技术

为准确快速地找到缓冲区溢出漏洞点,提出一种通过代码插装对二进制文件中的缓冲区溢出漏洞自动定位的方法。使用PIN提供的函数编写程序分析工具,在程序执行过程中记录所需的信息。当检测到内存访问错误异常时,判别破坏内存的情况,获取内存破坏点,查找到非法写内存的指令定位漏洞。实例分析表明,该方法不需要源程序且效率较高,能成功地定位常见的缓冲区溢出漏洞。     

TaintPoint:使用活跃轨迹高效挖掘污点风格漏洞

覆盖反馈的灰盒Fuzzing已经成为漏洞挖掘最有效的方式之一.广泛使用的边覆盖是一种控制流信息,然而在面向污点风格(taint-style)的漏洞挖掘时,这种反馈信息过于粗糙.大量污点无关的种子被加入队列,污点相关的种子数量又过早收敛,导致Fuzzing失去进化方向,无法高效测试Source和Sink之间的信息流.首先,详细分析了现有反馈机制在检测污点风格漏洞时不够高效的原因;其次,提出了专门用于污点风格漏洞挖掘的模糊器TaintPoint.TaintPoint在控制流轨迹的基础上加入了活跃污点这一数据流信息,形成活跃轨迹(livetrace)作为覆盖反馈,并围绕活跃轨迹分别在插桩、种子过滤、选择和变异阶段改进现有方法.在UAFBench上的实验结果表明:TaintPoint检测污点风格漏洞的效率、产出和速度优于业界领先的通用模糊器AFL++及定向模糊器AFLGO;此外,在两个开源项目上发现了4个漏洞并被确认.     

一种基于模型检测的二进制程序脆弱性分析框架

针对二进制程序脆弱性分析的实际需求,提出了一种基于模型检测的二进制程序脆弱性分析框架。首先定义了二进制程序的抽象模型,描述了基于有限状态自动机的软件脆弱性形式化表示和基于事件系统的软件安全属性表示方法。在此基础上,提出了基于模型检测的脆弱性分析过程和算法。根据该分析框架,设计并实现了二进制程序脆弱性分析工具原型。通过脆弱性分析实验,详细说明了该框架的工作原理,验证了该分析方法的有效性。