文件格式漏洞Fuzzing测试技术研究

Fuzzing测试是一种自动化发掘软件漏洞的方法,本文讨论了文件格式漏洞利用的现状及Fuzzing测试的研究进展,提出了一个文件格式漏洞Fuzzing测试框架,在FileFuzz的基础上实现了一种文件格式Fuzzing测试工具,可以实现对任意文件格式的测试。并可有效地提高测试效率,最后给出了该工具测试的实例。     

文件格式漏洞Fuzzing测试技术研究

Fuzzing测试是一种自动化发掘软件漏洞的方法,本文讨论了文件格式漏洞利用的现状及Fuzzing测试的研究进展,提出了一个文件格式漏洞Fuzzing测试框架,在FileFuzz的基础上实现了一种文件格式Fuzzing测试工具,可以实现对任意文件格式的测试,并可有效地提高测试效率,最后给出了该工具测试的实例。     

Fuzzing技术综述*

通过分析比较多种Fuzzing技术的定义,结合其当前发展所基于的知识和采用的方法,给出了Fuzzing技术的一个新的定义;重点从与黑盒测试技术的区别、测试对象、架构和测试数据产生机理四个方面总结了当前Fuzzing技术采用的一些新思想、新方法以及它们的缺陷。针对这些缺陷和实际应用中的需求,分别提出了当前Fuzzing技术下一步的具体研究方向和对应的研究方法。     

针对复合文档的 Fuzzing 测试技术

Fuzzing 测试是一种自动化软件测试技术,目前广泛应用于发现文件格式、网络协议、WEB 程序、环境变量和COM 对象等的漏洞测试.在针对 Microsoft Office 等复合文档格式软件漏洞的测试中,由于其软件文件格式复杂,暴力Fuzzing 测试效率较低.为了提高这类软件安全测试的效率,提出了一种有针对性的数据构造和测试方法,该方法利用了复合文档结构化存储的特征,实验表明可以有效提高测试效率.     

二进制代码的漏洞挖掘技术研究

基于网络信息安全漏洞问题越来越受重视,针对漏洞研究中测试代码覆盖率和漏洞挖掘效率问题,设计并实现了基于混合符号执行的Fuzzing测试系统;该系统采用了指令动态追踪、混合符号执行、约束求解、测试用例生成及动态测试5个模块,通过对系统各个环节优化处理提高效率,并实验验证系统代码覆盖率较传统Fuzzing测试工具也有较大提高,得出了该系统能适用于大型应用软件测试的结论。     

多维Fuzzing技术综述*

Fuzzing技术是一项有效的动态漏洞挖掘技术,但是当前对多维Fuzzing技术的研究还不多见。把多维Fuzzing技术面临的问题归纳为组合爆炸、覆盖脆弱语句和触发潜在漏洞三个问题,对存在的多种多维Fuzzing技术进行了研究和比较,并总结出多维Fuzzing技术的三个基本步骤：定位脆弱语句、查找影响脆弱语句的输入元素和多维Fuzzing测试挖掘脆弱语句中的漏洞。最后,给出了多维Fuzzing技术的进一步发展方向。     

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。     

Fuzzing测试中异常分析技术的研究

Fuzzing测试是一种基于缺陷注入的自动软件测试技术,近几年来广泛应用于软件测试、安全漏洞挖掘等领域.当Fuzzing测试出现异常时,需要人工逆向精确定位触发漏洞的代码位置,分析的工作量大,而且分析效率较为低下.论文以现有二进制比较技术为基础,根据二进制目标软件中代码运行的依赖关系,提出一种针对执行记录的两阶段比较算法,在函数级别和基本块级别上对文件正常执行和出现异常的跟踪记录内容进行比较,得到所有相同和不同的指令执行序列.依托指令序列信息,可以有效辅助人工分析,大大降低分析的工作量,提高分析效率.     

基于环境的Fuzzing测试技术

鉴于传统Fuzzing(模糊)测试技术在测试漏洞库中已有漏洞时覆盖率偏低的特点,提出一种基于环境的Fuzzing测试技术.通过提取程序运行所需的操作系统环境、中间件库函数依赖、环境变量等不可信环境因子,构造相应的包含了环境特征的Fuzzing测试用例集.这样的测试用例集合对漏洞库中的已有漏洞表现出了更全面的覆盖,同时还可以有效地发掘未知漏洞.以sftp服务器测试为例,选取Windows平台下的5款sftp服务器软件进行测试,除可以发掘已有漏洞外,还发现了3款软件的3个新漏洞,提交SecurityFocus并通过.     

基于Fuzzing的ActiveX控件漏洞挖掘技术研究

ActiveX控件漏洞存在广泛且往往具有较高的威胁等级,有必要对此类漏洞的挖掘技术展开研究,发现并修复漏洞,从而杜绝安全隐患.在对ActiveX控件特性进行分析的基础上,设计并实现了ActiveX控件漏洞挖掘工具——ActiveX-Fuzzer.它基于黑盒Fuzzing测试技术,能够自动地构造半有效数据对控件接口展开测试,尝试发现潜在的缓冲区溢出、整数溢出及格式化字符串错误等安全问题.通过使用该工具对常用ActiveX控件进行广泛的测试,发现多个未公布的高危漏洞,受影响的软件包括腾讯QQ、WinZip、微软Office等国内外重要软件,以及部分知名银行的网上服务中使用的控件.该测试结果表明了ActiveX-Fuzzer的有效性和先进性.     

模糊测试中的静态插桩技术

模糊测试是一种行之有效的软件缺陷检测方法. 其基本思想是生成大量随机输入,从而广泛探索程序行为,并以此发现程序崩溃和崩溃背后的软件缺陷. 显然,纯随机的输入无法高效探索程序行为,大量程序缺陷也难以导致崩溃. 为了进一步提升模糊测试的有效性,模糊测试往往引入静态插桩技术,用于加快探索程序状态空间速度,提升发现缺陷的能力.因此,引入静态插桩已经成为当下模糊测试的经典实践. 聚焦于模糊测试场景下的插桩需求,除了介绍静态插桩技术的基本原理外,从安全特性强化和导向信息收集两个视角出发,系统性地分析了当下静态插桩的典型方法. 同时,针对插桩的额外开销问题,全面地测量了不同插桩方案下的程序的执行速度,并与基线的未插桩程序进行比对. 最后基于上述分析和测量,初步展望了静态插桩的优化方向.

     

可编程模糊测试技术

模糊测试是一种有效的漏洞挖掘技术.为改善模糊测试因盲目变异而导致的效率低下的问题,需要围绕输入特征、变异策略、种子样本筛选、异常样本发现与分析等方面不断定制模糊测试器,从而花费了大量的定制成本.针对通用型模糊测试器（即支持多类输入格式及目标软件的模糊测试器）的低成本定制和高可扩展性需求,本文首次提出了一种可编程模糊测试框架,基于该框架漏洞挖掘人员仅需编写模糊测试制导程序即可完成定制化模糊测试,在不降低模糊测试效果的基础上可大幅提高模糊测试器开发效率.该框架包含一组涉及变异、监控、反馈等环节的模糊测试原语,作为制导程序的基本语句;还包含一套编程规范（FDS）及FDS解析器,支持制导程序的编写、解析和模糊测试器的生成.基于实现的可编程模糊测试框架原型Puzzer,在26个模糊测试原语的支持下,漏洞挖掘人员平均编写54行代码即可实现当前主流的5款万级代码模糊测试器的核心功能,并可覆盖总计87.8%的基本操作.基于Puzzer实现的AFL等价模糊测试器,仅用51行代码即可达到与AFL相当的模糊测试效果,具有良好的有效性.     

基于深度学习的模糊测试种子生成技术

模糊测试被广泛应用于各种软件和系统的漏洞挖掘中.而模糊测试的效果与其采用的变异策略以及初始种子文件的代码覆盖率有直接的关系.本文提出了一种基于深度学习的种子文件生成方法,分析并学习初始种子文件和其在目标程序中的执行路径之间的关系,最终输出可能覆盖新执行路径的种子文件,从而提高初始种子文件集合的代码覆盖率.我们以PDF阅读器作为目标程序进行了实验,实验结果表明该方法所生成的种子文件保证了良好的通过率,而且明显提高了代码覆盖率.同时实验证明该方法在针对多种PDF阅读器进行模糊测试时都获得了更高的代码覆盖率.     

基于机器学习的模糊测试种子输入优化

模糊测试作为一种自动化检测应用程序漏洞的方法, 常常被用来检测各种软件以及计算机系统的漏洞挖掘中. 而种子文件质量的高低对于模糊测试的效果而言至关重要. 所以本文提出了一种基于机器学习的模糊测试种子输入的生成方法, 利用样本输入和基于机器学习的技术来学习样本输入的规则和语法. 并利用学到的规则和语法来生成全新的种子输入...     

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.     

遗传算法在多维Fuzzing技术中的应用

对存在的多维Fuzzing技术中使用的遗传算法不能表示多种输入类型元素,不能充分使用已得到知识从而大大降低了基于知识的多维Fuzzing技术中提出的多维Fuzzing技术挖掘的漏洞的范围和能力,设计了一个包含选择、交叉、变异、修补等操作的可以表示大多数输入元素类型的遗传算法,提出一种多个输入元素的小染色体级连成一个大染色体,大染色体的遗传算子操作分解到各个小染色体之间操作的编码及操作方案,针对字符串型输入元素,提出一套可变长染色体的实值编码及操作方法.漏洞挖掘实验结果显示应用论文设计的遗传算法的多维Fuzzing技术具有更好的漏洞挖掘能力和更好的漏洞挖掘效率.     

Vulnerable Region-Aware Greybox Fuzzing

Fuzzing is known to be one of the most effective techniques to uncover security vulnerabilities of large-scale software systems.During fuzzing,it is crucial to distribute the fuzzing resource appropriately so as to achieve the best fuzzing performance under a limited budget.Existing distribution strategies of American Fuzzy Lop (AFL) based greybox fuzzing focus on increasing coverage blindly without considering the metrics of code regions,thus lacking the insight regarding which region is more likely to be vulnerable and deserves more fuzzing resources.We tackle the above drawback by proposing a vulnerable region-aware greybox fuzzing approach.Specifically,we distribute more fuzzing resources towards regions that are more likely to be vulnerable based on four kinds of code metrics.We implemented the approach as an extension to AFL named RegionFuzz.Large-scale experimental evaluations validate the effectiveness and efficiency of RegionFuzz-11 new bugs including three new CVEs are successfully uncovered by RegionFuzz.     

基于漏洞库的fuzzing测试技术

鉴于主流fuzzing(模糊)测试技术生成的测试用例随机性和针对性无法兼顾的问题,提出一种基于漏洞库的fuzzing测试技术.根据漏洞产生的原因和重现的方法对漏洞库进行整理分类,构造出测试用例集用于fuzzing测试.这样生成的测试用例集直接与漏洞相关,具有更强的针对性;同时扩展的测试用例集可以用于检测未知的同类漏洞,覆盖面更广,因此保证了一定的随机性.以ftp服务器测试为例,选取了W indow s平台下的4款ftp服务器进行测试,共发现了3款软件的6个新漏洞,提交Se-curityFocus并通过,其中5个漏洞得到了国际权威漏洞数据库CVE的认可.     

基于污点跟踪的黑盒fuzzing测试

针对传统fuzzing测试中的低效率问题,提出一种基于污点跟踪的黑盒fuzzing测试方法.通过将合法输入标记为污染源,并记录污点在应用程序中的传播过程,提取关键的污点信息,用以指导新的测试用例的生成.这样生成的测试用例,具有更好的针对性,以及能够达到较深的代码深度,有良好的代码覆盖率,能更好的挖掘出潜在的漏洞和安全脆弱点.采用这种方法对几款图形处理软件和图形库进行了测试,发现了一个漏洞,并提交SecurityFocus通过.