[發明專利]一種多層次混合的漏洞自動挖掘方法

有效

• 申請號: 202010616136.0
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111859388B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 田志宏;楊佳庚;郭潤生;魯輝;張鑫國;金成杰;何陸瀟涵;孫起;曹靖靖;孫彥斌;蘇申
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G06F21/57
• 分類號: G06F21/57;G06F21/56;G06F11/36
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;邱明惠

1.一種多層次混合的漏洞自動挖掘方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：通過靜態分析技術利用指針分析獲取程序中的指針分配與賦值過程，記錄所有指針指向的內存地址位置；利用別名分析技術獲取CMP指令的目的操作數而明確目標程序的跳轉地址；

S2：通過中間代碼靜態插樁技術實現向目標程序的關鍵位置插樁監測代碼；

S3：通過動態語義信息提取技術在插樁后的目標程序中，執行到監控函數時，將當前的棧幀信息保存在全局數據結構中，所述棧幀信息包括從esp寄存器中保存的內存地址到ebp寄存器中保存的內存地址中的內存信息、各個寄存器的狀態及執行路徑和關鍵變量的當前取值；

S4：通過以動態符號執行為主導的覆蓋導向型模糊測試技術將插樁監測代碼的目標應用程序輸入到覆蓋導向型模糊測試中，通過覆蓋導向型模糊測試技術將模糊測試進程生成的測試用例輸入到目標應用程序中執行，在目標程序執行的過程中，插樁到目標程序中的監測代碼會將目標程序執行過程中的運行時動態語義信息收集到相應的測試用例；

所述S2中，插樁位置包括每個基本塊的起始位置、CMP指令的跳轉位置和危險路徑，所述CMP指令的跳轉位置和危險路徑分別為CMP指令的目的操作數和指針指向的內存地址所在的路徑；

所述S2中，中間代碼靜態插樁技術作用于程序在編譯過程中的中間狀態，用于目標應用程序的執行，利用所獲取到的語義信息，精準定位插樁位置，所述中間狀態為編譯器所使用的中間代碼；

所述S2中，中間代碼靜態插樁在編譯器的中間表示層實現，針對的是LLVM IR語言，通過在目標程序的中間表示層插樁目標應用程序，借助指針分析和別名分析識別到的CMP指令與它們的目的操作數和指針類變量的分配、賦值、指向內存位置和內存釋放位置，在CMP指令的目的操作數以及指針指向內存位置和內存釋放位置插樁監控代碼；

所述S4中，以動態符號執行為主導的覆蓋導向型模糊測試技術包括以下步驟：

C1：將插樁加工后的目標二進制程序輸入給模糊測試；

C2：如果模糊測試觸發了未知漏洞，則輸出漏洞信息及相關語義信息，以便于測試和調試；

C3：如果未觸發漏洞，則調用動態符號執行對復雜校驗分支進行約束求解；

C4：如果動態符號執行求解后產生了新的覆蓋，則將求解后的種子輸入給模糊測試進程，否則需要調用運行時動態語義信息；

C5：根據運行時動態語義信息變異測試用例，生成包含語義信息的測試用例，并將其輸入給模糊測試進程。

2.根據權利要求1所述的一種多層次混合的漏洞自動挖掘方法，其特征在于：所述S1中，靜態分析技術包括以下步驟：

A1：使用控制流分析在目標二進制程序上劃分出控制流圖：

A2：在目標二進制程序的控制流圖上使用指針分析以及別名分析提取出指針與指向內存地址和CMP指令及其目的操作數，這些靜態語義信息將幫助中間代碼靜態插樁模塊識別敏感位置；

A3：尋找到A2所述的敏感位置，并向這些位置插樁。

3.根據權利要求1所述的一種多層次混合的漏洞自動挖掘方法，其特征在于：所述S1中，CMP指令的目的操作數將在符號執行對復雜分支求解失敗后指導模糊測試進程跳轉到正確地控制流中執行，幫助模糊測試進程探索目標程序更深層的邏輯，解決目標程序無法觸發目標程序深層邏輯漏洞的問題，目標程序包含的有關指針的操作是產生漏洞的危險行為，指針指向的內存位置是可能觸發漏洞的危險路徑，記錄指針指向的內存地址的目的是實現在危險路徑的精確插樁。

4.根據權利要求1所述的一種多層次混合的漏洞自動挖掘方法，其特征在于：所述S3中，動態語義信息提取技術包括以下步驟：

B1：將測試用例輸入到目標程序后，目標程序根據程序內部邏輯正常執行；如果執行到插樁的監控函數后，將調用程序狀態監控函數；否則，目標程序繼續執行；

B2：當調用程序狀態監控函數后，監控函數將打印目標程序的運行時動態語義信息，并將其存儲到相關的數據結構中；

B3：當測試用例的一次執行結束后，將存儲的語義信息反饋給覆蓋導向型模糊測試框架。