[發(fā)明專利]控制流完整性

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780053793.5
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN109643346A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S.蘇爾塔納;S.布拉塔諾夫;D.M.德拉姆;B.C.斯特朗
• 申請（專利權(quán)）人: 英特爾公司
• 主分類號: G06F21/54
• 分類號: G06F21/54;G06F21/51
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐紅燕;劉春元

一個實施例提供了一種裝置。所述裝置包括收集器電路，其用于從PT驅(qū)動器捕獲處理器追蹤（PT）數(shù)據(jù)。所述PT數(shù)據(jù)包括第一目標指令指針（TIP）分組，所述第一目標指令指針（TIP）分組包括在執(zhí)行的目標應(yīng)用的間接分支指令的第一運行時目標地址。所述裝置此外包括解碼器電路，其用于從PT數(shù)據(jù)中提取第一TIP分組，并且用于對第一TIP分組進行解碼以產(chǎn)生第一運行時目標地址。所述裝置此外包括控制流驗證器電路，其用于至少部分地基于控制流圖（CFG）來確定向第一運行時目標地址的控制流轉(zhuǎn)移是否對應(yīng)于控制流違反。所述CFG包括多個節(jié)點，每個節(jié)點包括第一基本塊的起始地址、第一基本塊的結(jié)束地址以及第二基本塊的下一個可能的地址，或“沒有找到”標簽。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及控制流，具體地涉及控制流完整性。

背景技術(shù)

返回定向編程（ROP）和跳躍定向編程（JOP）各自是一種形式的控制流挾持型攻擊（hijacking attack）。這些攻擊利用存儲器劣化漏洞，例如緩沖器溢出，用于將控制流重定向到存儲器中所存儲的已經(jīng)存在的可執(zhí)行代碼。攻擊依賴于短指令序列，其被稱為“小工具（gadget）”，結(jié)束于間接分支指令（例如返回、跳躍*、調(diào)用*，其中*對應(yīng)于間接尋址）并且執(zhí)行攻擊者所選擇的操作。控制流完整性（CFI）驗證技術(shù)可以提供對抗控制流挾持性攻擊的防御。CFI驗證技術(shù)被配置成確保應(yīng)用中的合法控制流轉(zhuǎn)移。現(xiàn)存CFI驗證技術(shù)可能需要源代碼修改和/或二進制重儀表化（re-instrumentation）來在應(yīng)用二進制中插入運行時CFI檢查。此外，現(xiàn)存CFI驗證技術(shù)可引發(fā)性能懲罰和/或僅可以提供有限的歷史，因而限制準確性。

附圖說明

所要求保護的主題的特征和優(yōu)點從與其一致的實施例的以下詳細描述中將是顯而易見的，所述描述應(yīng)當參考附圖來被考慮，其中：

圖1圖示了與本公開內(nèi)容的若干實施例一致的、包括控制流完整性電路的系統(tǒng)的功能性框圖；

圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的各種實施例的預(yù)處理操作的流程圖；并且

圖3是根據(jù)本公開內(nèi)容的各種實施例的控制流完整性操作的流程圖。

盡管以下詳細描述將參考說明性實施例而進行，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，許多可替換方案、修改及其變型將是顯而易見的。

具體實施方式

指令追蹤工具（PT電路）、例如從英特爾公司可得到的英特爾處理器追蹤（PT）可以被配置成捕獲與目標應(yīng)用的執(zhí)行、多個應(yīng)用、所選存儲器范圍和/或整個系統(tǒng)有關(guān)的信息（即PT數(shù)據(jù)）。PT數(shù)據(jù)被收集在數(shù)據(jù)分組中并且可以包括例如定時信息、程序流信息（例如分支目標、分支被采取/不被采取的指示符、函數(shù)返回地址）等等。數(shù)據(jù)分組可以由PT電路臨時存儲，并且然后可以被提供到存儲器和/或其它存儲裝置以用于分析。PT數(shù)據(jù)然后可以被利用以用于控制流分析操作，例如用以重構(gòu)程序流。

控制流圖（CFG）是通過使用圖記號來對控制流、即執(zhí)行路徑的表示，所述路徑可以在應(yīng)用的執(zhí)行期間通過應(yīng)用來被遍歷。在控制流圖中，圖中的每個節(jié)點對應(yīng)于基本塊。基本塊是指令的序列，其中控制僅僅在序列的開始處進入并且控制僅僅在序列的結(jié)束時離開。在基本塊的中間不存在任何分支進或出。例如，目的地地址可以對應(yīng)于基本塊的起始，并且間接分支指令可以對應(yīng)于塊的結(jié)束。間接分支指令的地址可以對應(yīng)于源地址。間接分支指令的目標地址可以對應(yīng)于CFG中的下一個基本塊的下一個可能的地址，即可以對應(yīng)于CFG中下一個/可達到的基本塊的開始地址。在兩個基本塊（例如第一塊和第二塊）之間的邊表示從第一塊的結(jié)束向第二塊的開始的控制流轉(zhuǎn)移。節(jié)點因而可以包括基本塊的起始地址、基本塊的結(jié)束地址以及下一個基本塊的下一個可能的起始地址，即下一個/可達到的基本塊的開始地址。可以通過例如源代碼分析、二進制分析、靜態(tài)二進制分析、執(zhí)行剖析等等來生成控制流圖。控制流圖于是可以包括多個合法執(zhí)行路徑。每個合法執(zhí)行路徑可以包括通過一個或多個邊被連接的多個節(jié)點。