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通信学报 2022年第1期43卷 83-95页

作者：黄桦烽苏璞睿杨轶贾相堃中国科学院软件研究所可信计算与信息保障实验室北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100190

针对现有漏洞自动利用生成方法无法实现从“可控内存写”到“控制流劫持”的自动构造问题,提出一种可控内存写漏洞的自动利用生成方法。首先,基于内存地址控制力度的动态污点分析方法检测可控内存写漏洞;然后,基于漏洞利用模式进行利用... 详细信息

针对现有漏洞自动利用生成方法无法实现从“可控内存写”到“控制流劫持”的自动构造问题,提出一种可控内存写漏洞的自动利用生成方法。首先,基于内存地址控制力度的动态污点分析方法检测可控内存写漏洞;然后,基于漏洞利用模式进行利用要素搜索,通过约束求解自动构造可控内存写漏洞的利用。实验结果表明,所提方法可以有效检测可控内存写漏洞,搜索漏洞利用要素,自动生成从可控内存写到控制流劫持的利用。

关键词：可控内存写控制流劫持动态污点分析漏洞利用要素自动利用生成

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面向竞赛场景的漏洞利用自动生成系统研究与实现

面向竞赛场景的漏洞利用自动生成系统研究与实现

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作者：郑潇然广州大学

学位级别：硕士

为应对日益增加的网络安全问题,如何发现和修复软件漏洞既是保障网络空间安全的重要一环,也是对安全研究人员提出的挑战。软件漏洞往往由程序存在的缺陷导致,处理漏洞的过程中,会将发现的各类bug视为潜在漏洞进行分析,并分析漏洞的成因... 详细信息

为应对日益增加的网络安全问题,如何发现和修复软件漏洞既是保障网络空间安全的重要一环,也是对安全研究人员提出的挑战。软件漏洞往往由程序存在的缺陷导致,处理漏洞的过程中,会将发现的各类bug视为潜在漏洞进行分析,并分析漏洞的成因和利用手段,从而针对性进行修复。在软件数量和规模急速增长的背景下,网络空间中存在的漏洞数量大规模增长,但当前对于软件潜在漏洞进行分析的手段主要为人工分析。因此如何应对数量急剧增长的漏洞和被曝光的漏洞,对发现的漏洞实现自动化分析,分析其产生原因和利用手段,成为了当前学术界的热门话题,也是急需解决的问题。自2016年CGC大赛起,国内外出现的诸多漏洞自动化利用竞赛,以此促进二进制漏洞自动化利用技术的发展。竞赛赛题与真实世界软件在漏洞自动利用生成上的区别在于,排除了包括软件规模过于复杂等因素带来的自动利用生成上的制约,能够专注于利用生成的研究。因此本文聚焦于漏洞自动化利用竞赛,对漏洞利用的自动化生成在竞赛场景下的相关技术进行研究,主要研究内容如下:（1）提出基于库文件比对的符号表恢复技术,对漏洞自动利用竞赛中静态链接并去除符号的目标程序进行符号表恢复,以支持漏洞利用自动生成。（2）提出敏感信息导向的漏洞可利用点分析技术,通过提取目标程序中的敏感信息指导符号执行分析目标程序中的漏洞可利用点。（3）在对多种漏洞产生原理和利用手段,以及软件保护手段原理和绕过手段的研究上,提出基于特征约束可满足性的利用生成技术,对多种漏洞利用手段所需条件构建特征约束,由此对利用手段进行抽象,实现漏洞利用输入的自动生成。本文在上述研究的基础之上,实现了面向竞赛的漏洞利用自动生成系统Auto PWN,通过多项漏洞自动利用竞赛进行验证并不断更新迭代,在2020BCTF竞赛、2021“纵横杯”RHG竞赛、2021“陇剑杯”RHG竞赛中分别取得一定的成绩,以真实的漏洞自动化利用竞赛场景验证了其有效性。

关键词：软件漏洞自动利用生成漏洞挖掘符号执行

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基于行为建模的漏洞自动挖掘与利用

基于行为建模的漏洞自动挖掘与利用

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作者：刘丹军国防科技大学

学位级别：硕士

现如今,软件的数量和代码量呈爆炸式增长,随之而产生的安全性问题也引起越来越多的关注。程序员的一个不经意的小错误可能会引发严重的后果,影响到软件运行的稳定性和用户使用的安全性。由于许多程序员缺乏一定的代码编写的安全意识,或... 详细信息

现如今,软件的数量和代码量呈爆炸式增长,随之而产生的安全性问题也引起越来越多的关注。程序员的一个不经意的小错误可能会引发严重的后果,影响到软件运行的稳定性和用户使用的安全性。由于许多程序员缺乏一定的代码编写的安全意识,或者单纯追求功能上的满足性,所以容易产生错误的代码逻辑或者忽略对输入的合法性判断。就目前来看,格式化字符串、栈溢出和堆缓冲区漏洞仍然是主流的漏洞类型,这些类型的漏洞不仅出现率较高,还容易被利用而造成进一步攻击。这些漏洞不仅可能存在于新编写的代码中,也可能存在于陈年老代码中,而且随着软件的代码量越来越大,以及软件供应链越来越复杂,漏洞逐渐呈现出多样性和隐蔽性,人工越来越难以挖掘到有价值的漏洞。同时,在复杂的软件中,人工构造利用需要考虑实际环境所具备的各种条件,漏洞利用也要求人对计算机底层、程序运行等知识有较深的理解,因而手动构造利用脚本变得越来越困难,构造利用的速度也越来越慢。这两个因素导致软件漏洞的自动化挖掘与利用成为当前研究的热点。通过对当前的漏洞自动挖掘与利用技术进行研究,发现目前的技术存在对漏洞的分类不够明确,对漏洞的利用不够直接有效,以及缺乏对复杂类型的漏洞利用的研究等几个问题,同时对当前的技术进行对比,最后采用符号执行技术,对格式化字符串漏洞、栈溢出漏洞和堆缓冲区漏洞的行为进行建模,当发现漏洞时即可确定漏洞类型,然后根据漏洞特征和程序特征进行自动化利用或生成利用方案。本文实现了一个完整的漏洞自动挖掘、利用与防护的系统。本系统采用fuzzing和符号执行技术,根据漏洞行为模型,能够有效挖掘出格式化字符串、栈溢出和堆缓冲区漏洞,并采用符号执行技术生成相应的exp或利用方案,最后根据漏洞的类型和特征,生成相应的补丁程序。与已有研究不同的是,本系统涉及到对堆缓冲区漏洞的自动利用研究,并且在利用成功后修补漏洞,本系统还能对静态编译的程序的函数进行准确识别。本系统对20个包含漏洞的32位x86程序进行测试,总共发现16个漏洞,并生成了 10个程序的exp和利用方案,对14个程序生成了补丁,最后在实用性测试中发现21个真实软件漏洞。

关键词：自动漏洞挖掘自动利用生成软件安全自动修复

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