基于代码克隆检测的操作系统脆弱性分析方法

基于代码克隆检测技术进行软件脆弱性检测,是软件脆弱性静态分析中的一个重要方向.目前,已有软件脆弱性检测工具在面向大规模代码集的脆弱性检测方面存在不足,且缺乏针对操作系统脆弱性的优化.为此,基于代码克隆检测技术,提出了一种操作系统脆弱性检测方法.首先在一般的"代码表征—提取特征—特征比对"检测流程的基础上,加入了基于操作系统软件包类型和函数代码规模的预筛选机制,在进行代码表征之前排除大部分无关代码.其次选择函数基本信息、符号序列和控制流路径三个角度提取代码特征,逐级比较脆弱代码和待测代码的相似度.最后从公开脆弱性数据库获取脆弱样本,对典型开源操作系统进行了实验,结果显示预筛选能够有效缩减实验对象的代码规模,而检测结果的平均精确度达到了84％.     

基于代码属性图和Bi-GRU的软件脆弱性检测方法

现在软件规模越来越庞大和复杂,脆弱性形式也更趋向多样化,传统的脆弱性检测方法存在人工参与度高、对未知脆弱性检测能力弱的缺点,已无法满足对多样化脆弱性的检测要求.为了提高对未知脆弱性的检测效果,大量机器学习方法被应用到软件脆弱性检测领域.由于现有方法在代码表征过程中存在着较高的语法和语义信息的损失,导致误报率和漏报率较高.针对这一问题,提出了一种基于代码属性图和Bi-GRU的软件脆弱性检测方法.该方法通过从函数的代码属性图中提取出抽象语法树序列、控制流图序列作为函数表征的表征方式,减少代码表征过程中的信息的损失,并通过选取Bi-GRU来构建特征提取模型,提高对脆弱性代码的特征提取能力.实验结果表明,与以抽象语法树为表征方式的方法相比,该方法最大可提高35％的精确率和22％的召回率,可改善面向多个软件源代码混合的真实数据集的脆弱性检测效果,有效降低误报率和漏报率.     

融合滑动窗口和哈希函数的代码漏洞检测模型

针对传统漏洞检测分类需要定义人工特征以及相似度匹配算法不能检测非克隆漏洞、现有深度学习漏洞检测的方法特征维度过大以及只针对函数调用的问题,提出一种融合滑动窗口和哈希函数的深度学习方法,对源代码进行静态漏洞检测分类.首先抽取源代码的方法体,形成正负样本集,对样本集中的每个样本构建抽象语法树,根据语法树中的节点类型替换程序员自定义的变量名以及方法名,并以先序遍历的方式序列化抽象语法树;然后对抽象语法树节点中的节点信息进行分词,为每个词分配一个独立的节点编号;其次对树节点进行进一步的拆分,形成词序列,基于滑动窗口与哈希函数训练出相应的漏洞检测分类模型.最后,在SARD数据集中选取CWE190整数上溢和CWE191整数下溢两类漏洞进行实验,该模型在CWE190、CWE191中的分类准确率和召回率分别达到97.4％、94.2％和97.6％、95.1％.实验结果表明,提出方法能够检测到代码中的安全漏洞类型,并且在分类准确率和召回率上优于现有的方法.     

基于Token语义构建的代码克隆检测

传统的基于Token的克隆检测方法利用代码字符串的序列化特性,可以在大型代码仓中快速检测克隆.但是与基于抽象语法树(AST)、程序依赖图(PDG)的方法相比,由于缺少语法及语义信息,针对文本有较大差异的克隆代码检测困难.为此,提出一种赋予语义信息的Token克隆检测方法.首先,分析抽象语法树,使用AST路径抽象位于叶子节点的Token的语义信息;然后,在函数名和类型名角色的Token上建立低成本索引,达到快速并有效地筛选候选克隆片段的目的.最后,使用赋予语义信息的Token判定代码块之间的相似性.在公开的大规模数据集BigCloneBench实验结果表明,该方法在文本相似度较低的Moderately Type-3和Weakly Type-3/Type-4类型克隆上显著优于主流方法,包括NiCad、Deckard、CCAligner等,同时在大型代码仓上需要更少的检测时间.     

基于图像相似度检测代码克隆

目前在代码克隆检测领域，学者们主要从文本、词汇、语法和语义四种角度展开研究，然而长期以来代码克隆检测效果并未取得新的突破。针对这一问题，从图像处理角度提出了一种基于图像相似度的新型代码克隆检测（CCIS）方法。首先对源代码进行移除注释、空白符等操作，以获取"干净"的函数片段，并将函数中的标识符、关键字等进行高亮处理；然后将处理好的源代码转换为图像，并对图像进行规范化处理；最后使用Jaccard距离和感知哈希算法进行检测，得到代码克隆信息。为了验证实验的有效性，使用6款开源软件构建评价数据集进行测试。实验结果表明，CCIS方法能够检测出100%的类型一代码克隆、88%的类型二代码克隆与60%的类型三代码克隆，因此CCIS方法可以很好地进行代码克隆检测。     

基于字符串的代码克隆检测方法的分析

克隆代码是指在软件源程序中存在的相同或相似的代码片段。克隆代码在很多软件工程中,例如程序理解,代码质量分析,剽窃检测,漏洞查找和病毒检测,都需要通过找出语义或语法上相似的代码片段来实现。目前常用的检测方法有四种:基于文本(text-based)的检测,基于字符序列(token-based)的检测,基于语法树(tree-based)的检测和基于关系图(PDG-based)的检测。基于字符序列的克隆检测首先对源程序进行预处理转换,再经过匹配算法得到克隆检测结果。克隆代码的检测是软件分析的一个重要的部分。     

基于BiLSTM模型的漏洞检测

随着计算机技术应用的不断深化,软件的数量和需求不断增加,开发难度不断升级。代码复用以及代码本身的复杂度,使得软件中不可避免地引入了大量漏洞。这些漏洞隐藏在海量代码中很难被发现,但一旦被人利用,将导致不可挽回的经济损失。为了及时发现软件漏洞,首先从源代码中提取方法体,形成方法集;为方法集中的每个方法构建抽象语法树,借助抽象语法树抽取方法中的语句,形成语句集;替换语句集中程序员自定义的变量名、方法名及字符串,并为每条语句分配一个独立的节点编号,形成节点集。其次,运用数据流和控制流分析提取节点间的数据依赖和控制依赖关系。然后,将从方法体中提取的节点集、节点间的数据依赖关系以及控制依赖关系组合成方法对应的特征表示,并运用one-hot编码进一步将其处理为特征矩阵。最后,为每个矩阵贴上是否含有漏洞的标签以生成训练样本,并利用神经网络训练出相应的漏洞分类模型。为了更好地学习序列的上下文信息,选取了双向长短时记忆网络(Bidirectional Long Short-Term Memory Networks,BiLSTM)神经网络,并在其上增加了Attention层,以进一步提升模型性能。实验中,漏洞检测结果的精确率和召回率分别达到了95.3%和93.5%,证实了所提方法能够较为准确地检测到代码中的安全漏洞。     

基于字符串的代码克隆检测方法的分析

克隆代码是指在软件源程序中存在的相同或相似的代码片段。克隆代码在很多软件工程中,例如程序理解,代码质量分析,剽窃检测,漏洞查找和病毒检测,都需要通过找出语义或语法上相似的代码片段来实现,目前常用的检测方法有四种：基于文本（text—based）检测,基于字符序列（token-based）的检测,基于语法树（tree-based）的检测和基于关系图（PDG—based）的检测。基于字符序列的克隆检测首先对源程序进行预处理转换,再经过匹配算法得到克隆检测结果：克隆代码的检测是软件分析的一个重要的部分。     

软件源代码中的代码克隆现象及其检测方法

如果软件源程序中的一个代码段和同一程序中的另一个代码段在结构或语义上类似,这些代码段就成了代码克隆.概述代码克隆存在的各种形式,分析代码克隆产生的原因,并在概括了代码克隆检测的一般过程以后进一步阐述两类代码克隆检测方法:基于语义抽象树的检测方法和基于Token序列的检测方法.     

一种改进的基于抽象语法树的软件源代码比对算法

在软件同源性检测方法中,基于抽象语法树的比对方法能够有效地检测出基于代码全文拷贝、修改变量名、调整代码顺序等的抄袭手段,被广泛用于抄袭检测工具中。但基于抽象语法树的比对方法对于修改变量类型和添加无意义变量的抄袭手段束手无策。针对这种情况,提出了一种基于抽象语法树的改进思想,该思想通过剪去语法树中影响判断的叶子节点的手段来还原检测原文抄袭,能够达到有效检测修改变量类型和添加无意义变量等抄袭的目的。     

基于深度聚类的开源软件漏洞检测方法

针对开源软件漏洞,提出一种基于深度聚类算法的软件源代码漏洞检测方法。该方法利用代码图模型构造开源软件代码属性图,遍历得到关键代码节点并提取出应用程序编程接口（API）序列,将其嵌入向量空间,以关键代码为中心进行聚类,根据聚类结果计算每个函数的异常值,生成检测报告并匹配漏洞库,从而检测出源代码中的漏洞。实验结果表明,该方法能够定位开源软件中漏洞所在的关键代码段并检测出相应漏洞。     

数据关联性分析辅助漏洞挖掘

为了提高对缓冲区溢出漏洞的挖掘效率, 提出了使用数据关联性分析辅助漏洞挖掘的方法。该方法首先对目标文件进行反编译, 在反编译的基础上构建函数的抽象语法树 (AST), 设计算法提取关键变量的反向关联信息, 之后将提取的信息应用到漏洞挖掘中。该方法在无源码漏洞挖掘方面有明显优势, 能有效发掘软件中存在的缓冲区溢出漏洞可疑点, 提高漏洞挖掘的效率和自动化程度。     

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。     

基于对比学习的跨语言代码克隆检测方法

代码克隆检测是提高软件开发效率、软件质量和可靠性的重要手段。基于抽象语法树（abstract syntax tree,AST）的单语言克隆检测已经取得了较为显著的效果,但跨语言代码的AST节点存在同义词、近义词且手工标注数据集成本高等问题,限制了现有克隆检测方法的有效性和实用性。针对上述问题,提出一种基于对比学习的树卷积神经网络（contrastive tree convolutional neural network,CTCNN）的跨语言代码克隆检测方法。该方法首先将不同编程语言的代码解析为AST,并对AST的节点类型和节点值作同义词转换处理,以降低不同编程语言AST之间的差异;同时,采用对比学习扩充负样本并对模型进行训练,使得在小样本数据集下能够最小化克隆对之间的距离,最大化非克隆对之间的距离。最后在公开数据集上进行了评测,精确度达到95.26%、召回率为99.98%、F1为97.56%。结果表明,相较于现有的最好的CLCDSA和C4方法,该模型的检测精度分别提高了43.92%和3.73%,其F1值分别提升了29.84%和6.29%,证明了所提模型是一种有效的跨语言代码克隆检测方法。     

一种针对网络设备的已知漏洞定位方法

骨干级网络设备作为关键基础设施, 一直是网络攻防中的焦点, 与此同时, 其作为一个封闭、复杂的信息系统, 漏洞的公开研究资料相对较少、漏洞细节缺失较多。补丁对比是一种有效的漏洞分析手段, 而骨干级网络设备固件解包后通常具有单体式可执行文件, 这类文件具有函数数量多、文件规模大、调试符号信息缺失等特点, 直接进行补丁比对会产生大量待确认的误报差异, 同时启发式算法可能将两个不相关的函数错误匹配, 导致正确的安全修补缺失及漏报。传统的补丁比对方法无法有效地解决这类文件的补丁分析问题, 漏洞细节的分析遇到挑战。本文提出了一种针对单体式可执行文件中已知漏洞的定位方法MDiff, 通过漏洞公告描述中的子系统概念与目标二进制文件的内部模块结构对目标进行了拆分, 在基于局部性的二进制比对技术之上, 利用语义相似度衡量方法对比对结果进行筛选排序。具体来讲, MDiff首先利用入口函数及局部性原理识别存在漏洞的网络协议服务代码, 即粗粒度定位阶段。其次针对已识别出的、存在漏洞的网络协议服务代码模块中存在差异的函数进行动静态结合的语义信息分析, 包括基于扩展局部轨迹的安全修补识别, 基于代码度量的安全修补排序等步骤, 即细粒度定位阶段。基于该两阶段漏洞定位方法, 我们实现了一个原型系统, 对4个厂商设备中已经披露的15个漏洞进行实验。实验结果表明, 本文提出的漏洞定位方法可以提高网络设备的补丁分析效率, 支持研究人员发现已知漏洞细节。     

基于关系图卷积网络的源代码漏洞检测

软件安全的根源在于软件开发人员开发的源代码,但随着软件规模和复杂性不断提高,仅靠人工检测漏洞代价高昂且难以扩展,而现有的代码分析工具有较高的误报率与漏报率。为此,提出一种基于关系图卷积网络（RGCN）的自动化漏洞检测方法以进一步提高漏洞检测的精度。首先将程序源代码转换为包含语法、语义特征信息的CPG;然后使用RGCN对图结构进行表示学习;最后训练神经网络模型预测程序源代码中的漏洞。为验证所提方法的有效性,在真实的软件漏洞样本上开展了实验验证,结果表明所提方法的漏洞检测结果的召回率和F1值分别达到了80.27%和63.78%。与Flawfinder、VulDeepecker和基于图卷积网络（GCN）的同类方法相比,所提方法的F1值分别提高了182%、12%和55%,可见所提方法能有效提高漏洞检测能力。     

基于抽象语法树的智能化漏洞检测系统

源代码漏洞的自动检测是一个重要的研究课题。目前现有的解决方案大多是基于线性模型,依赖于源代码的文本信息而忽略了语法结构信息,从而造成了源代码语法和语义信息的丢失,同时也遗漏了许多漏洞特征。提出了一种基于结构表征的智能化漏洞检测系统Astor,致力于使用源代码的结构信息进行智能化漏洞检测,所考虑的结构信息是抽象语法树（Abstract Syntax Tree,AST）。首先,构建了一个从源代码转化而来且包含源码语法结构信息的数据集,提出使用深度优先遍历的机制获取AST的语法表征。最后,使用神经网络模型学习AST的语法表征。为了评估Astor的性能,对多个基于结构化数据和基于线性数据的漏洞检测系统进行比较,实验结果表明Astor能有效提升漏洞检测能力,降低漏报率和误报率。此外,还进一步总结出结构化模型更适用于长度大,信息量丰富的数据。     

基于抽象内存模型的内存相关漏洞检测方法

针对现有的内存相关漏洞检测方法中存在依赖指针数据流而导致大量误报漏报、缺乏漏洞特征的形式化描述以及漏洞特征描述不全面的问题,提出一种基于抽象内存模型的内存相关漏洞检测方法.对抽象内存模型进行相关定义;基于抽象内存模型,对内存泄露、重复释放内存和读写释放后的内存这三种与内存相关的漏洞类型的特征进行形式化符号表示;基于代码...