輕量級污點導(dǎo)向型模糊測試技術(shù)研究.pdf

1、模糊測試是重要的二進(jìn)制漏洞挖掘方法。近些年來學(xué)術(shù)界嘗試將模糊測試與污點傳播、協(xié)議逆向、基因算法等技術(shù)相結(jié)合以提高其針對性。污點導(dǎo)向型模糊測試就是一種被廣泛借鑒和認(rèn)可的復(fù)合技術(shù)。然而由于漏洞機理的復(fù)雜性，且模糊測試本身缺乏完備的理論支撐，因而研究人員通常只驗證了該技術(shù)的可行性，即能否成功挖掘出漏洞。對于技術(shù)本身的適用性、性能提升等基礎(chǔ)性理論問題缺乏進(jìn)一步的研究。此外，該技術(shù)并不能對其關(guān)聯(lián)輸入進(jìn)行語義層次的限制，能否在繼續(xù)保留輕量級特點的同

2、時為其賦予更強的目標(biāo)導(dǎo)向能力也是值得研究的方向。
　　本文圍繞污點導(dǎo)向型模糊測試技術(shù)，開發(fā)研究所需基礎(chǔ)工具，重點研究了該技術(shù)的基礎(chǔ)性理論問題及如何在保證技術(shù)輕量級特色的條件下予以改進(jìn)。主要研究內(nèi)容與成果如下:
　　(1)設(shè)計并實現(xiàn)了二進(jìn)制動態(tài)分析引擎與并行模糊測試平臺。在動態(tài)分析引擎的設(shè)計中，通過多種設(shè)計保證引擎的通用性與高擴展性，主要包括基于Pin與BAP的離線重放、基于Piqi的規(guī)范化軌跡格式描述、面向BIL中間語言等;

3、在并行模糊測試平臺的設(shè)計中，提出了使用內(nèi)存虛擬硬盤技術(shù)轉(zhuǎn)移硬盤瓶頸，使平臺整體吞吐量大幅度提高。同時，結(jié)合測試機器內(nèi)外環(huán)境優(yōu)化、基于vmtools的腳本式管理等技術(shù)改善了平臺穩(wěn)定性及管理便捷性。這些工具為后續(xù)研究提供了高效、高可控的基本平臺;
　　(2)結(jié)合漏洞實例與數(shù)學(xué)分析研究了污點導(dǎo)向型模糊測試技術(shù)的適用限制及性能提升問題。在適用限制問題研究中，綜合14個CVE漏洞的手工分析與前述基礎(chǔ)工具的細(xì)粒度調(diào)試結(jié)果，建立了污點的元數(shù)據(jù)傳

4、播模型，解釋了該技術(shù)存在的主要限制;在性能提升問題研究中，通過假設(shè)模糊測試變異前后樣本比特長度不變，將模糊測試抽象成伯努利概型。利用概率論知識，求出該技術(shù)相比傳統(tǒng)模糊測試的效率提升公式，依據(jù)公式下界值總結(jié)效率提升隨關(guān)鍵參數(shù)的變化趨勢。實驗結(jié)果表明，效率提升公式的計算值接近實際值，具有良好的參考價值。上述工作為該技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究提供系統(tǒng)、數(shù)學(xué)的補充;
　　(3)提出并分析了一種基于約束驗證的改進(jìn)方法。改進(jìn)方法受啟發(fā)于動態(tài)符號執(zhí)行技