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一种基于攻击距离的对抗样本攻击组筛选方法

北京航空航天大学学报 2022年第2期48卷 339-347页

作者：刘洪毅方宇彤文伟平北京大学软件与微电子学院北京102600

黑盒对抗样本生成过程中通常会指定1个攻击组,包括1个原始样本和1个目标样本,使得生成的对抗样本与原始样本范数差别不大,但被分类器识别为目标样本的分类。针对攻击组的攻击难度不同导致攻击不稳定的问题,以图像识别领域为例,设计了基... 详细信息

黑盒对抗样本生成过程中通常会指定1个攻击组,包括1个原始样本和1个目标样本,使得生成的对抗样本与原始样本范数差别不大,但被分类器识别为目标样本的分类。针对攻击组的攻击难度不同导致攻击不稳定的问题,以图像识别领域为例,设计了基于决策边界长度的攻击距离度量方法,为攻击组的攻击难易程度提供了度量方法。在此基础上,设计了基于攻击距离的对抗样本攻击组筛选方法,在攻击开始前就筛去难以攻击的攻击组,从而实现在不修改攻击算法的前提下,提升攻击效果。实验表明:相比于筛选前的攻击组,筛选后的攻击组的总体效果提升了42.07%,攻击效率提升了24.99%,方差降低了76.23%。利用攻击组的对抗样本生成方法在攻击前先进行攻击组筛选,可以稳定并提高攻击效果。

关键词：对抗样本黑盒决策边界筛选图像识别

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LLVM中间语言的控制流混淆方案

计算机工程与应用 2023年第8期59卷 263-269页

作者：李成扬黄天波陈夏润文伟平北京大学软件与微电子学院北京102600

软件安全问题在后疫情时代越发突出,代码混淆作为一种成熟的保护方案,借助于LLVM提供了跨平台使用的可能性,但基于LLVM的控制流混淆算法在保护力度上有所局限,一方面是现有的算法模式固定,缺乏结构上的创新性,另一方面是混淆处理时,未... 详细信息

软件安全问题在后疫情时代越发突出,代码混淆作为一种成熟的保护方案,借助于LLVM提供了跨平台使用的可能性,但基于LLVM的控制流混淆算法在保护力度上有所局限,一方面是现有的算法模式固定,缺乏结构上的创新性,另一方面是混淆处理时,未考虑到攻击者可以根据基本块的入度进行虚假块的预先判断,存在容易被识别的风险,因此提出两种算法:首先是嵌套switch混淆,打破固有的扁平化处理模式,通过在内部重新构造switch结构,增强对跳转变量的隐藏;其次是入度混淆,在虚假控制流中添加防入度分析策略,通过改变虚假块的入度规避虚假块的识别问题。在LLVM10上实现了方案原型并进行实验,结果表明:混淆方法在1.5倍内的时空开销内,相较于已有的控制流混淆方案,可以进一步降低58.67%的程序基本块相似度,增加64.44%的跳转指令。

关键词：软件保护代码混淆控制流混淆

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基于数据流追溯的空指针引用挖掘系统

信息网络安全 2022年第9期22卷 40-45页

作者：文伟平刘成杰时林北京大学软件与微电子学院北京100080

空指针异常引用是系统运行过程中的一种常见问题,该问题会引起程序崩溃或者异常退出,同时攻击者也可以利用空指针解引用来完成任意读写操作,导致信息泄露。Java作为一种广泛使用的语言,也存在空指针引用问题,主要原因是对引用变量的指... 详细信息

空指针异常引用是系统运行过程中的一种常见问题,该问题会引起程序崩溃或者异常退出,同时攻击者也可以利用空指针解引用来完成任意读写操作,导致信息泄露。Java作为一种广泛使用的语言,也存在空指针引用问题,主要原因是对引用变量的指向检查不足。文章提出一种基于数据流追溯的空指针引用检测系统,并设计了静态分析工具jvd。该工具通过特化追踪空指针在容器中的传播,使得空指针变量不会在容器中传播丢失,在中间语言Jimple层面上完成检测并覆盖多种空指针容器传播场景,有效降低复杂场景下的漏报率。在Juliet Test Suite的CWE476号测试集上,将文章所设计的jvd与SpotBugs、Infer等工具进行对比实验。实验结果表明,jvd能够在多种空指针传播场景下使用,在高精度场景下能够取得比其他工具更好的效果。

关键词：数据流分析空指针解引用 Jimple 容器传播

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基于LIME的恶意代码对抗样本生成技术

北京航空航天大学学报 2022年第2期48卷 331-338页

作者：黄天波李成扬刘永志李燈辉文伟平北京大学软件与微电子学院北京102600

基于机器学习检测恶意代码技术的研究和分析,针对机器学习模型对抗样本的生成提出一种基于模型无关的局部可解释(LIME)的黑盒对抗样本生成方法。该方法可以对任意黑盒的恶意代码分类器生成对抗样本,绕过机器学习模型检测。使用简单模型... 详细信息

基于机器学习检测恶意代码技术的研究和分析,针对机器学习模型对抗样本的生成提出一种基于模型无关的局部可解释(LIME)的黑盒对抗样本生成方法。该方法可以对任意黑盒的恶意代码分类器生成对抗样本,绕过机器学习模型检测。使用简单模型模拟目标分类器的局部表现,获取特征权重;通过扰动算法生成扰动,根据生成的扰动对原恶意代码进行修改后生成对抗样本;基于2015年微软公布的常见恶意样本数据集和收集的来自50多个供应商的良性样本数据对所提方法进行实验,参照常见恶意代码分类器实现了18个基于不同算法或特征的目标分类器,使用所提方法对目标分类器进行攻击,使分类器的真阳性率均降低到接近0。此外,对MalGAN和ZOO两个先进的黑盒对抗样本生成方法与所提方法进行对比,实验结果表明:所提方法能够有效生成对抗样本,且方法本身具有适用范围广泛、能灵活控制扰动和健全性的优点。

关键词：对抗样本恶意代码机器学习模型无关的局部可解释(LIME) 目标分类器

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改进的基于底层虚拟机混淆器的指令混淆框架

计算机应用 2023年第2期43卷 490-498页

作者：王雅仪刘琛黄天波文伟平北京大学软件与微电子学院北京102600

针对底层虚拟机混淆器(OLLVM)在指令混淆层面只支持指令替换一种算法,且仅支持5种运算符和13种替换方案的问题,设计了一种改进版的指令混淆框架InsObf,以加强OLLVM指令层面的混淆效果。InsObf包含指令加花和指令替换,其中指令加花首先... 详细信息

针对底层虚拟机混淆器(OLLVM)在指令混淆层面只支持指令替换一种算法,且仅支持5种运算符和13种替换方案的问题,设计了一种改进版的指令混淆框架InsObf,以加强OLLVM指令层面的混淆效果。InsObf包含指令加花和指令替换,其中指令加花首先对基本块的指令进行依赖分析,然后插入叠加跳转和虚假循环两种花指令;指令替换在OLLVM的基础上,拓展至13种运算符,共计52种指令替换方案。在底层虚拟机(LLVM)上实现了框架原型后,通过实验表明,与OLLVM相比,InsObf在时间开销增长约10个百分点,空间开销增长约20个百分点的情况下,圈复杂度和抗逆向能力均可提高近4倍;与同样基于OLLVM改进的Armariris和Hikari相比,InsObf在同一量级的时空开销下,可以提供更高的代码复杂度。因此,InsObf可提供指令层级的有效保护。

关键词：软件保护代码混淆指令混淆底层虚拟机混淆器指令加花指令替换

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基于底层虚拟机的标识符混淆方法

计算机应用 2022年第8期42卷 2540-2547页

作者：田大江李成扬黄天波文伟平北京大学软件与微电子学院北京102600

针对现有代码混淆仅限于某一特定编程语言或某一平台,并不具有广泛性和通用性,以及控制流混淆和数据混淆会引入额外开销的问题,提出一种基于底层虚拟机(LLVM)的标识符混淆方法。该方法实现了4种标识符混淆算法,包括随机标识符算法、重... 详细信息

针对现有代码混淆仅限于某一特定编程语言或某一平台,并不具有广泛性和通用性,以及控制流混淆和数据混淆会引入额外开销的问题,提出一种基于底层虚拟机(LLVM)的标识符混淆方法。该方法实现了4种标识符混淆算法,包括随机标识符算法、重载归纳算法、异常标识符算法以及高频词替换算法,同时结合这些算法,设计新的混合混淆算法。所提混淆方法首先在前端编译得到的中间文件中候选出符合混淆条件的函数名,然后使用具体的混淆算法对这些函数名进行处理,最后使用具体的编译后端将混淆后的文件转换为二进制文件。基于LLVM的标识符混淆方法适用于LLVM支持的语言,不影响程序正常功能,且针对不同的编程语言,时间开销在20%内,空间开销几乎无增加;同时程序的平均混淆比率在77.5%,且相较于单一的替换算法和重载算法,提出的混合标识符算法理论分析上可以提供更强的隐蔽性。实验结果表明,所提方法具有性能开销小、隐蔽性强、通用性广的特点。

关键词：软件保护代码混淆标识符混淆底层虚拟机混淆方法

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针对品牌的网络钓鱼扩线与检测方案

信息网络安全 2023年第12期23卷 1-9页

作者：文伟平朱一帆吕子晗刘成杰北京大学软件与微电子学院北京100080

近年来,无论是钓鱼攻击的数量还是其造成的损失都在不断增加,网络钓鱼攻击成为人们面临的主要网络安全威胁之一。当前,已有许多网络钓鱼检测方法被相继提出以抵御网络钓鱼攻击,但现有钓鱼检测方法多为被动检测,且容易引起大量误报。针... 详细信息

近年来,无论是钓鱼攻击的数量还是其造成的损失都在不断增加,网络钓鱼攻击成为人们面临的主要网络安全威胁之一。当前,已有许多网络钓鱼检测方法被相继提出以抵御网络钓鱼攻击,但现有钓鱼检测方法多为被动检测,且容易引起大量误报。针对上述问题,文章提出一种钓鱼扩线方法。首先,根据钓鱼网站的信息从多维度进行分析,得到与之相关的其他网站,以找到更多还未被发现的钓鱼网站;然后,针对钓鱼网站的视觉仿冒特性,提出一种基于深度学习的网络钓鱼检测方法,将截图进行切割,得到判定为logo的区域,再使用EfficientNetV2挖掘视觉仿冒特性;最后,对疑似钓鱼网站进行综合评价,以降低误报率。通过对现有钓鱼网站进行实验验证,证明了文章所提方法的有效性。

关键词：网络钓鱼检测深度学习图片切割主动扩线

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网络蠕虫研究与进展

软件学报 2004年第8期15卷 1208-1219页

作者：文伟平卿斯汉蒋建春王业君中国科学院软件研究所中国科学院信息安全技术工程研究中心北京100080 中国科学院研究生院北京100039

随着网络系统应用及复杂性的增加,网络蠕虫成为网络系统安全的重要威胁.在网络环境下,多样化的传播途径和复杂的应用环境使网络蠕虫的发生频率增高、潜伏性变强、覆盖面更广,网络蠕虫成为恶意代码研究中的首要课题.首先综合论述网络蠕... 详细信息

随着网络系统应用及复杂性的增加,网络蠕虫成为网络系统安全的重要威胁.在网络环境下,多样化的传播途径和复杂的应用环境使网络蠕虫的发生频率增高、潜伏性变强、覆盖面更广,网络蠕虫成为恶意代码研究中的首要课题.首先综合论述网络蠕虫的研究概况,然后剖析网络蠕虫的基本定义、功能结构和工作原理,讨论网络蠕虫的扫描策略和传播模型,归纳总结目前防范网络蠕虫的最新技术.

关键词：网络安全网络蠕虫功能结构扫描策略传播模型

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参考安全补丁比对的软件安全漏洞挖掘方法

清华大学学报（自然科学版） 2011年第10期51卷 1264-1268页

作者：文伟平张普含徐有福尹亮北京大学软件与微电子学院信息安全系北京102600 中国信息安全测评中心北京100085

Windows操作系统作为目前全球使用最广泛的桌面操作系统,一旦其漏洞被利用将造成严重后果,所以对Windows操作系统的漏洞发掘意义重大。当前对软件安全漏洞的发现更多的是依靠安全研究人员的经验和运气,缺乏系统且有效的方法指导。为了... 详细信息

Windows操作系统作为目前全球使用最广泛的桌面操作系统,一旦其漏洞被利用将造成严重后果,所以对Windows操作系统的漏洞发掘意义重大。当前对软件安全漏洞的发现更多的是依靠安全研究人员的经验和运气,缺乏系统且有效的方法指导。为了找到一种能够快速发现Windows一类漏洞的方法,本文从安全补丁的修补方法入手,分析了漏洞补丁后可能引入新的安全隐患的4种模式,提出了一种参考安全补丁比对的软件安全漏洞挖掘方法,并对方法进行了形式化描述。利用此方法较好的解决了半自动化挖掘Windows系统漏洞问题。最后以Windows操作系统未知漏洞案例验证了该方法的有效性。

关键词：漏洞发现补丁比对形式化描述