[發(fā)明專利]計算機程序?qū)嶋H運行時觸發(fā)軟件漏洞的檢測系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010513779.9
• 申請日: 2010-10-21
• 公開（公告）號: CN101968766A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 張若愚;王卓;周侃;黃實秋;黃山
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發(fā)明涉及的是一種計算機技術領域的檢測系統(tǒng)，具體是一種計算機程序?qū)嶋H運行時觸發(fā)軟件漏洞的檢測系統(tǒng)。

背景技術

程序分析技術是指針對計算機程序推導出其結構和數(shù)據(jù)流程的分析技術。在軟件維護檢測和軟件理解的過程中，我們需要對目標程序的結構和數(shù)據(jù)流程進行分析，程序分析系統(tǒng)的輸出一般為數(shù)據(jù)流圖和控制流圖。數(shù)據(jù)流圖以圖表的方法表達程序系統(tǒng)中信息的變換和傳遞過程，特別是數(shù)據(jù)被引用和被定義的情況；控制流圖經(jīng)常使用圖或抽象語法樹的形式刻畫程序結構。

動態(tài)程序分析技術是對實際執(zhí)行中的程序進行分析的技術，即在程序執(zhí)行的情況下，通過對程序的運行環(huán)境(環(huán)境變量、內(nèi)存、堆棧等)進行分析，來檢測程序是否存在漏洞的技術。動態(tài)程序分析技術能檢測到那些在程序?qū)嶋H運行時才會觸發(fā)的漏洞，不需要修改目標程序源代碼或其二進制代碼，在一定程度上提高了程序的保密性。與之相對的是靜態(tài)程序分析技術，指在不執(zhí)行程序的情況下獲得程序編譯時的信息，并根據(jù)這些信息對特定的漏洞模式進行檢測的技術，簡稱為靜態(tài)分析。大多數(shù)情況下，靜態(tài)分析的輸入都是程序的源代碼，只有少數(shù)情況會使用其二進制代碼。現(xiàn)階段，靜態(tài)分析技術越來越多地被應用到程序優(yōu)化、軟件錯誤檢測等領域。

但是，無論動態(tài)程序分析還是靜態(tài)程序分析，都有其無法克服的缺點。對于動態(tài)程序分析技術而言，因為程序在每一次動態(tài)執(zhí)行的過程中只能沿一條路徑執(zhí)行下去，所以為了能達到滿意的路徑覆蓋率，我們必須重復執(zhí)行動態(tài)分析足夠多的次數(shù)，但即使這樣路徑覆蓋率也難以達到百分之百。對于靜態(tài)程序分析技術而言，雖然能夠達到百分之百的程序路徑覆蓋率，但是它并不能檢測到那些在程序?qū)嶋H運行時才會觸發(fā)的漏洞，并且一般漏洞的誤報率較高，同時，直接對整個大型程序進行靜態(tài)分析會導致很大的時間和系統(tǒng)資源開銷。更重要的一點是，現(xiàn)有的相關系統(tǒng)往往需要程序源代碼才能進行程序分析和漏洞檢測，并不能直接分析目標程序的二進制代碼，這個缺點也限制了這些系統(tǒng)的用途。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中的系統(tǒng)上存在的上述不足，提出了一種計算機程序?qū)嶋H運行時觸發(fā)軟件漏洞的檢測系統(tǒng)。本發(fā)明通過結合動態(tài)程序分析和靜態(tài)分析路徑補全這兩種技術，既能檢測到那些在程序?qū)嶋H運行時才會觸發(fā)的漏洞，又能達到較高的程序路徑覆蓋率，對動態(tài)分析過程中沒有覆蓋到的路徑進行漏洞檢測，提高了漏洞檢測的成功率，降低了漏洞誤報率。同時，靜態(tài)分析路徑補全技術只分析動態(tài)分析未執(zhí)行到的路徑，而并非全部的程序路徑，這樣大大降低了時間和系統(tǒng)資源的開銷。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：二進制代碼動態(tài)插入模塊、程序基本塊識別模塊、函數(shù)調(diào)用圖構建模塊、控制流圖構建模塊、函數(shù)識別模塊、靜態(tài)分析模塊；二進制代碼動態(tài)插入模塊將用戶自定義的分析代碼插入程序的任意位置，并跟蹤程序調(diào)用的系統(tǒng)API，最后將分析結果通過自定義程序分析文件提供的回調(diào)函數(shù)返回并傳遞給程序基本塊識別模塊；程序基本塊識別模塊根據(jù)二進制代碼動態(tài)插入模塊傳遞的分析結果將目標程序按基本塊規(guī)則劃分，并將劃分的基本塊集合傳遞給函數(shù)調(diào)用圖構建模塊和控制流圖構建模塊；函數(shù)調(diào)用圖構建模塊對基本塊識別模塊傳遞過來的基本塊集合進行處理，得到基本的函數(shù)塊集合，并將此函數(shù)塊集合傳遞給函數(shù)識別模塊，根據(jù)返回的函數(shù)行為特征得到函數(shù)之間的相互調(diào)用關系，以此構建函數(shù)調(diào)用圖，并將函數(shù)調(diào)用信息傳遞給控制流圖構建模塊；控制流圖構建模塊根據(jù)程序基本塊識別模塊傳遞來的基本塊集合構建控制流節(jié)點集合并維護它們的相互關系，并將構建的節(jié)點集合和程序執(zhí)行時獲得的動態(tài)信息傳遞給靜態(tài)分析模塊，根據(jù)返回的包含未執(zhí)行路徑的完整執(zhí)行信息構建完整的程序控制流信息和程序控制流圖，并將此信息作為系統(tǒng)輸出傳遞給用戶；函數(shù)識別模塊提取函數(shù)調(diào)用圖構建模塊傳遞過來的基本函數(shù)塊的調(diào)用地址，根據(jù)此信息查找API數(shù)據(jù)庫獲得函數(shù)的索引值和行為特征，并將找到的函數(shù)索引值和行為特征作為輸出返回給函數(shù)調(diào)用圖構建模塊；靜態(tài)分析模塊接受控制流圖構建模塊傳遞來的節(jié)點集合和記錄的動態(tài)執(zhí)行路徑信息，補全未執(zhí)行到的路徑信息，生成完整的程序執(zhí)行路徑信息，并將這些信息作為輸出返回給控制流圖構建模塊。