AFLNeTrans：状态间关系感知的网络协议模糊测试

网络协议是现代通信系统中不可缺少的部分,其实现程序的安全性不容忽视。模糊测试已经成为现代漏洞挖掘的主流方式,并在软件安全领域中取得了较大的成功。网络协议模糊测试通常指对网络协议实现程序进行模糊测试,然而传统模糊测试在此类程序的测试上仍存在一些问题。首先,由于网络协议实现程序中不同状态对应不同代码,传统灰盒模糊测试中使用的代码覆盖不能表示网络协议实现程序的内部状态。其次现有灰盒协议模糊器中的状态引导机制依赖于代码覆盖率,不能很好地挖掘网络协议实现程序的状态间关系。对此,文章提出了一种由协议状态间关系和程序代码覆盖率共同引导模糊测试过程从而提升模糊测试效果的模糊器AFLNeTrans,其利用状态间关系作为主要引导机制,引导模糊测试快速探索协议实现程序更多的状态空间,并在Profuzzbench上对其进行了评估实验。实验结果表明,AFLNeTrans在发现状态转移数量上有较明显的提升,并且在代码覆盖率和unique＿crash数量上相比现有工具也有提升。     

基于聚类和新覆盖信息的模糊测试改进

模糊测试在挖掘软件安全漏洞、提高软件安全性方面发挥着巨大的作用,本文针对模糊测试变异策略效率较低以及种子评分策略不合理的问题进行了讨论,提出了基于聚类的变异优化策略和基于新覆盖信息的能量分配策略.第1个改进策略通过产生新覆盖的非确定性变异提取有效的组合变异位置,然后利用聚类算法进一步确定有效变异的位置,在变异阶段对有效变异的位置进行细粒度确定性变异.本文第2个改进策略针对种子评分策略,种子产生的新覆盖信息与静态分析的分支转移信息作为种子评分的重要指标.我们将改进后的模糊测试工具-AgileFuzz与现有的模糊测试改进工具AFL 2.52b、AFLFast以及EcoFuzz进行比较,对binutils、libxmll2等开源程序进行了多次实验.实验结果表明, AgileFuzz在相同时间内发现了更多的程序分支覆盖,并且在测试过程中发现了fontforge、harfbuzz等开源软件中5个未知的漏洞.     

基于有限状态机协议分析模型的入侵检测系统

基于状态协议分析的入侵检测方法利用网络协议提供的状态信息,把网络攻击过程转化为协议状态迁移,能有效地检测DOS/DDOS等较难检测的攻击.本文对协议分析入侵检测的方法和算法进行了研究,并通过对网络协议和入侵攻击的深入分析,提出了一个基于有穷状态机的状态协议迁移模型.在给出检测算法的形式化描述的基础上根据Snort规则语法扩展实现实验系统,并测试验证了其有效性.     

基于改进投票专家算法的专有协议模糊测试方法

为了解决由于专有协议的广泛应用给模糊测试带来的严峻挑战,提出了一种将协议逆向工程和模糊测试相结合的专有协议模糊测试方法。并针对现有协议关键字提取算法n-gram将报文划分成等长子序列,造成关键字提取不够精确的弊端,提出基于有损计数算法改进的投票专家算法,为专有协议的逆向过程提供更加精准的协议关键字划分。对改进的投票专家算法和报文格式的逆向过程进行了详细说明。最后从准确提取关键字信息、协议逆向效果和对目标进行模糊测试三个方面对提出的方法进行了实验分析。并且,讨论了该方法存在的不足及未来的研究方向。     

距离与权重相结合的导向式灰盒模糊测试方法

导向式灰盒模糊测试是一种能够快速对程序指定位置进行测试的技术。通过对当前导向式灰盒模糊测试技术导向不够精确的问题进行分析,提出一种新的导向式灰盒模糊测试方法,并引入基本块权重与函数路径长度的概念。通过对被测程序的静态分析,构建被测程序的函数调用图和控制流程图,计算更准确的基本块距离并插桩到被测程序中。在模糊测试时通过插桩追踪并计算每个测试用例到指定目标的距离,模糊测试器依据该距离计算种子能量以实现对目标区域的导向,并基于该方法实现原型系统Afl-guide。实验结果表明,与现有的导向式模糊测试方法相比,该方法对目标区域导向更精确、路径覆盖更广,能够更快地生成覆盖程序指定位置的测试用例。     

一种面向模糊测试的GUI程序空转状态实时检测方法

针对当前Windows下GUI软件模糊测试过程中由于进入空转状态时刻判断不准确导致的测试效率降低的问题,本文利用自然语言处理方法的在函数执行迹的基础上来解决空转状态识别问题.论文首先分析了传统程序分析方法在空转状态判断上遇到的困难,提出了基于Bi-Gram模型以及统计分析的空转状态识别方法.通过Bi-Gram算法将程序函数执行迹转换为概率特征序列;利用空转状态在特征序列中的方差特征将空转状态特征序列从程序特征序列中分离,在此基础上进一步提取空转状态特征并实现空转状态实时检测算法.通过对典型源码与二进制软件程序的实验测试表明,本方法在效率和准确性上较传统方法上更优,能支撑对GUI程序模糊测试的需求.     

一种聚类分析驱动种子调度的模糊测试方法

作为当前被广泛应用的自动化软件测试技术,模糊测试的首要目标是尽可能多地探索被测程序的代码区域以达到更高的覆盖率,从而检测出更多的漏洞或者错误.现有的模糊测试方法大多是根据种子的历史突变数据来调度种子,实现起来较简单,但忽略了种子所探索程序空间的分布情况,导致测试工作可能会陷入只对程序的某单一区域进行探测,造成测试资源的浪费.本文提出了一种基于聚类分析驱动种子调度的模糊测试方法Cluzz.首先,Cluzz结合种子执行路径覆盖的分布来分析种子在特征空间上的区别,使用聚类分析对种子在程序空间中的执行分布情况进行划分.然后,根据不同种子簇群的路径覆盖模式与聚类分析结果对种子进行优先级评估,探索稀有代码区域并优先调度评估得分较高的种子.其次,通过种子评估得分为种子分配能量,将突变得到的有趣输入保留并进行归类以更新种子簇群信息.Cluzz根据更新后的种子簇群重新评估种子,以确保测试过程中种子的有效性,从而在有限时间内探索更多的未知代码区域,提高被测程序的覆盖率.最后,将Cluzz实现在3个当前主流的模糊器上,并在8个流行的真实程序上进行大量测试工作.结果表明,Cluzz检测独特崩溃的平均数量是普通模糊器的1.7倍,在发现新边缘数量方面平均优于基准模糊器22.15%.此外,通过与现有种子调度方法进行对比,Cluzz的综合表现要优于其它基准模糊器.     

基于模糊逻辑的机器人动态避障方法

本文提出了一种动态环境下基于模糊逻辑的机器人动态避障方法。该方法采用包容式结构中基于优先度的行为决策方法,通过模糊规则将机器人工作空间中的动态信息模糊,再转化为对机器人在动态环境中的控制,同时提出接近度的概念,简化了模糊控制输入状态空间,从而减少模糊规则的数量,提高算法的实时性。实验表明,该动态避障方法能够使机器人躲避动态障碍物,并快速准确到达目标位置。     

基于VNC的远程桌面传输协议分析与研究

VNC由于优秀的瘦客户性与良好的跨平台性,在远程桌面同步领域得到了广泛的应用和关注.针对VNC的整体架构,对其进行了分析与研究,重点研究了VNC服务端的桌面更新获取机制以及VNC所使用的RFB协议对图像的压缩处理算法,并提出了对VNC协议进行进一步优化的方向.     

模糊测试改进技术评估

模糊测试技术在发现真实程序漏洞中具有突出效果.近年来,模糊测试改进技术受到了相关学者的广泛关注,大量的优化模糊测试工具被相继提出,被提出的优化模糊测试工具多数结合了多种改进技术以期望达到更好的效果.然而,当前仍然缺乏对单一模糊测试改进技术的系统性评估与分析.本文首先基于4个指标,设计建立了一个针对单一模糊测试改进技术的评估体系,然后基于所提出的评估体系,对近年提出的先进模糊测试工具中集成的多个单一模糊测试改进算法进行了多组实验以评估不同改进技术类别中各个单一改进技术的改进效果,并结合实验数据与实际算法设计和代码实现进行分析.我们希望通过对单一模糊测试改进技术的评估与分析能够对未来的模糊测试改进研究工作提供帮助.     

一种基于FSM的BGP-4协议模糊测试方法

BGP-4路由协议的安全性对于保障整个网络安全、可靠运行具有重要意义。现有的模糊测试方法在对BGP-4协议测试时存在状态测试困难、测试用例冗余等问题。为了解决这些问题,提出了一种基于有限状态机的BGP-4协议模糊测试方法BFuzz,设计了测试序列生成算法TSGF（Test Sequences Generation for Fuzzing）和测试用例生成算法TCGVF（Test Cases Generation based on Vulnerable Fields）,实现了原型系统BFuzzer。测试结果表明该方法能够有效地挖掘BGP-4协议中的漏洞。     

基于状态的工控协议Fuzzing测试技术

针对传统Fuzzing测试应用于工控系统存在测试覆盖率和有效性低、异常监测手段受限等不足,提出了一种基于状态的工控协议Fuzzing测试方法。该方法采用XML脚本对协议状态机进行描述,设计了基于协议状态机的测试序列生成算法PSTSGM,对被测对象进行状态引导以求达到更高的命中率和覆盖率。提出了基于心跳的异常监测与定位方法HFDLM,采用心跳探测和循环定位的方式,对被测嵌入式设备进行异常行为监测和异常用例定位。设计并实现了基于中间人代理的模糊测试原型系统SCADA-Fuzz,对电力SCADA系统进行了测试。实验结果表明,利用状态引导的测试能够有效发现安全漏洞。     

基于配置模糊的软件漏洞检测方法

为了检测特定配置条件下的软件漏洞,提出了一种配置模糊测试方法.它通过改变被测程序的配置检测一些只在特定运行时特定配置下才能表现出来的软件漏洞.应用程序运行在部署环境下时,配置模糊测试技术连续不断的模糊应用程序的配置信息,检查软件是否违反了“安全准则”,若违反,则表示存在一个安全漏洞,配置模糊测试技术执行测试时利用的是正在运行的一个应用程序的副本,因此不会影响应用程序的状态.描述了配置模糊测试方法的原型实现,并通过实验验证了该方法的高效性.     

基于物联网设备局部仿真的反馈式模糊测试技术

近几年物联网设备数量飞速增长,随着物联网的普及,物联网设备所面临的安全问题越来越多。与物联网设备相关的安全攻击事件中,危害最大的是利用设备漏洞获得设备最高权限,进而窃取用户敏感数据、传播恶意代码等。对物联网设备进行漏洞挖掘,及时发现物联网设备中存在的安全漏洞,是解决上述安全问题的重要方法之一。通过模糊测试可有效发现物联网设备中的安全漏洞,该方法通过向被测试目标发送大量非预期的输入,并监控其状态来发现潜在的漏洞。然而由于物联网设备动态执行信息难获取以及模糊测试固有的测试深度问题,使得当前流行的反馈式模糊测试技术在应用到物联网设备中面临困难。本文提出了一种基于物联网设备局部仿真的反馈式模糊测试技术。为了获取程序动态执行信息又保持一定的普适性,本文仅对于不直接与设备硬件交互的网络服务程序进行局部仿真和测试。该方法首先在物联网设备的固件代码中自动识别普遍存在并易存在漏洞的网络数据解析函数,针对以该类函数为入口的网络服务组件,生成高质量的组件级种子样本集合。然后对网络服务组件进行局部仿真,获取目标程序代码覆盖信息,实现反馈式模糊测试。针对6个厂商的9款物联网设备的实验表明,本文方法相比Firm ...     

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.     

基于正则表达式的动态应用层协议识别方案

传统依赖于端口号的应用层协议识别方法对大量具有随机端口的应用不再适用,设计一种基于正则表达式的动态应用层协议识别方案。在深入分析DFA状态数对算法性能影响的基础上,提出了构造最优DFA状态数的算法,该算法保证在任意有限的系统资源下具有最小的时间复杂度和空间复杂度,并且将报文匹配方式和One-Pass扫描算法相结合进行测试。实验表明此方案具有较低的资源消耗率,较高识别效率和识别精度。     

基于覆盖频率的模糊测试改进方法

模糊测试是当前检测程序错误的最主流、最有效的手段之一.模糊测试工具首先对种子文件进行变异,生成大量新输入文件,然后挑选新输入来执行目标程序,以触发程序中潜在的漏洞.当前对模糊测试的研究多着眼于改进变异算法,提高生成的新文件对目标程序代码的覆盖,忽略了备用种子文件的筛选策略对提高模糊测试覆盖率与测试效率的的贡献.针对该问题,我们提出了基于覆盖频率的种子文件筛选策略,在每次执行目标程序时,我们记录程序执行中覆盖过的路径边;根据边被执行次数的多少,我们将这些边分为低频边和高频边;对于包含了更多低频边且执行效率高的种子文件,我们给予更高的优先级.我们在模糊测试工具American Fuzzy Lop （AFL）实现了对应的算法,实验表明我们的算法有效提高了模糊测试的效率和代码覆盖率.     

一种基于fuzzing技术的漏洞发掘新思路*

目前检测软件缓冲区溢出漏洞仅局限于手工分析、二进制补丁比较及fuzzing技术等,这些技术要么对人工分析依赖程度高,要么盲目性太大,致使漏洞发掘效率极为低下。结合fuzzing技术、数据流动态分析技术以及异常自动分析技术等,提出一种新的缓冲区溢出漏洞发掘思路。新思路克服了已有缓冲区溢出漏洞发掘技术的缺点,能有效发掘网络服务器软件中潜在的未知安全漏洞（0day）,提高了缓冲区溢出漏洞发掘效率和自动化程度。