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固件代码安全缺陷分析技术研究

固件代码安全缺陷分析技术研究

作者：张翠艳解放军信息工程大学

学位级别：硕士

固件代码中的安全缺陷具有隐蔽性强、难以检测、不易清除、破坏性强等特点,已成为威胁信息系统安全的重要因素之一。开展固件代码安全缺陷分析技术研究,有助于从底层保障信息系统的安全,具有重要的应用价值和研究意义。本文以国家高技... 详细信息

固件代码中的安全缺陷具有隐蔽性强、难以检测、不易清除、破坏性强等特点,已成为威胁信息系统安全的重要因素之一。开展固件代码安全缺陷分析技术研究,有助于从底层保障信息系统的安全,具有重要的应用价值和研究意义。本文以国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2009AA01Z434)的研发为背景,以现代电子设备核心芯片固件程序为研究对象,重点开展对固件代码恶意行为形式化描述及分析方法的研究,主要工作及贡献如下: 1.对固件代码恶意行为进行了形式化描述。借鉴基于行为规范的恶意行为描述方法,结合固件代码在结构和功能上的特点及硬件资源的访问控制方法,提出了一种固件代码恶意行为形式化描述方法,为固件代码恶意行为的自动分析奠定了基础。 2.提出了一种利用多路径技术对固件代码恶意行为进行分析的方法。该方法通过数据依赖分析、表达式替换获取固件多路径分支条件,通过路径条件分析、表达式求解产生输入向量,提高了代码分析时的覆盖率;基于恶意行为形式化描述方法和多路径技术来分析固件代码访问硬件资源的行为,能够较为全面地获取固件代码的行为信息。 3.设计实现了一个固件代码恶意行为分析原型系统amPro-FMBAS。该原型系统在固件代码逆向分析平台amPro的基础上,开发了描述固件代码行为规范的数据库和多路径分析模块,并通过测试验证了本文研究的恶意行为描述和分析方法的正确性和有效性。

关键词：固件代码安全缺陷恶意行为行为描述多路径分析

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固件代码控制流图恢复技术研究

固件代码控制流图恢复技术研究

作者：崔晨解放军信息工程大学

学位级别：硕士

固件代码控制流图恢复是固件代码逆向分析工作的重要组成部分，是正确解读固件代码的前提和保证，也是实现固件安全性检测、软件遗产维护以及知识产权保护等工作的重要技术手段。开展固件代码控制流图恢复技术的研究具有十分重要的现实... 详细信息

固件代码控制流图恢复是固件代码逆向分析工作的重要组成部分，是正确解读固件代码的前提和保证，也是实现固件安全性检测、软件遗产维护以及知识产权保护等工作的重要技术手段。开展固件代码控制流图恢复技术的研究具有十分重要的现实意义。本文以国家“863”目标导向类课题（2009AA01Z434）的研究开发为背景，以电子设备中的固件代码为研究对象，结合固件代码的特点，研究和探讨了固件代码反汇编、控制流图恢复与可视化以及控制流图恢复原型系统设计与实现中的相关问题。论文的主要工作包括： 1.提出一种基于路径驱动的固件代码控制流图恢复技术。该技术针对动态控制流图恢复方法中存在的路径覆盖率低的问题，将被分析程序置于可控的模拟环境中执行，基于有效的状态保存与恢复机制，通过自动修改程序计数器实现目标路径驱动，使程序访问在当前输入集下无法访问的路径分支，从而提高固件代码控制流图恢复的路径覆盖率。本文基于路径驱动的固件代码控制流图恢复技术与依赖于约束条件求解的动态控制流图恢复技术相比，无需复杂的约束条件求解，实现起来简洁、高效，具有较强的可扩展性。实验结果表明，基于路径驱动的固件代码控制流图恢复技术能够有效提高固件代码控制流图恢复的覆盖率。 2.提出一种基于中断向量表重构的固件代码静态控制流图恢复技术。该技术结合固件代码中断向量表的特点，通过查找中断向量表中的有效中断向量，获取中断服务子程序的控制流信息，提高了固件代码静态控制流图恢复的精度，其控制流图恢复精度比现有算法平均提高约8.72%。 3.设计并实现固件代码控制流图恢复原型系统fw-CFGRecovery。该原型系统能够完成固件代码控制流信息提取、控制流图的构建和控制流图可视化展示等工作，已应用到国家“863”目标导向类课题。实际运行结果验证了本文提出的固件代码控制流图恢复技术的正确性和有效性。

关键词：固件代码逆向分析控制流图恢复中断向量表路径驱动

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基于中断向量表重构的固件代码反汇编技术

计算机科学 2012年第7期39卷 302-304,316页

作者：崔晨李清宝胡刚王炜解放军信息工程大学信息工程学院郑州450002

反汇编是固件代码逆向分析的重要研究内容,其正确性直接影响固件代码逆向分析的准确性。固件代码结构具有特殊性,针对上层应用程序的反汇编算法大都不能直接用于固件代码的反汇编。中断向量表是固件代码的重要组成部分,从中断向量开始... 详细信息

反汇编是固件代码逆向分析的重要研究内容,其正确性直接影响固件代码逆向分析的准确性。固件代码结构具有特殊性,针对上层应用程序的反汇编算法大都不能直接用于固件代码的反汇编。中断向量表是固件代码的重要组成部分,从中断向量开始对中断服务子程序进行反汇编,可提高固件代码反汇编的精度。通过对固件代码结构特点的研究分析,介绍了中断向量表的重构方法,提出了一种基于中断向量表重构的固件代码反汇编技术。经测试分析,与传统的静态反汇编技术相比,基于中断向量表重构的固件代码反汇编技术不仅能够对固件代码中的主函数进行反汇编,还能够对中断服务子程序进行反汇编,反汇编精度平均提高了8.72%。

关键词：逆向分析固件代码反汇编中断向量表

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基于位运算的固件代码变量区间分析法

计算机科学 2013年第1期40卷 107-111页

作者：谢晓东李清宝王炜牛小鹏赵远信息工程大学信息工程学院计算机系郑州450002

变量区间分析是程序代码数据流分析的重要部分。固件反汇编代码存在字节运算和位运算两类运算,当变量取值范围较大时,依次迭代法不能高效地分析经位运算后的结果的取值区间。提出一种快速位运算方法,即根据变量取值区间范围,先将变量转... 详细信息

变量区间分析是程序代码数据流分析的重要部分。固件反汇编代码存在字节运算和位运算两类运算,当变量取值范围较大时,依次迭代法不能高效地分析经位运算后的结果的取值区间。提出一种快速位运算方法,即根据变量取值区间范围,先将变量转化为不确定位形式再进行位运算;提出一种区间生成算法,即把不确定位形式转化为区间来实现字节运算。实验结果表明,该基于位运算的固件代码变量区间分析方法在程序变量取值范围较大时效率远远高于依次迭代法,而且在各种变量取值区间范围内所需时间稳定,并随着区间范围的增大,其有略微下降趋势。

关键词：固件代码区间分析不确定位位运算

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面向固件代码分析的虚拟指令集体系结构设计

计算机工程 2012年第9期38卷 271-274页

作者：赵远曾光裕王炜崔晨高洪博解放军信息工程大学信息工程学院郑州450002

传统虚拟指令集体系结构不能同时满足简单性和高效性的要求。为此,提出一种面向固件代码分析的虚拟指令集体系结构构造方法。设计多目标固件代码分析平台,在可配置虚拟硬件结构的基础上,获取最小完备指令集,并说明扩展虚拟指令集的方法... 详细信息

传统虚拟指令集体系结构不能同时满足简单性和高效性的要求。为此,提出一种面向固件代码分析的虚拟指令集体系结构构造方法。设计多目标固件代码分析平台,在可配置虚拟硬件结构的基础上,获取最小完备指令集,并说明扩展虚拟指令集的方法。实验结果表明,该方法能降低翻译代码膨胀率,目标指令模拟时间比传统方法减少19%～35%。

关键词：固件代码虚拟指令集体系结构翻译代码膨胀率最小完备指令集虚拟硬件

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面向二进制代码分析的指令集模拟技术研究

面向二进制代码分析的指令集模拟技术研究

作者：赵远解放军信息工程大学

学位级别：硕士

二进制代码分析在保障系统安全性和可用性方面具有重要作用，指令集模拟技术能够为二进制代码的动态分析提供支持。当前，待分析二进制代码呈现指令集多样化的趋势，而现有模拟器大多只是针对单一指令集的，开展面向二进制代码分析的多... 详细信息

二进制代码分析在保障系统安全性和可用性方面具有重要作用，指令集模拟技术能够为二进制代码的动态分析提供支持。当前，待分析二进制代码呈现指令集多样化的趋势，而现有模拟器大多只是针对单一指令集的，开展面向二进制代码分析的多目标指令集模拟技术研究具有重要的现实意义。本文依托国家“863”目标导向类课题（编号2009AA01Z434），以支持多种指令集的二进制代码的分析为目标，重点对基于虚拟指令集的多目标指令集模拟相关理论与技术进行了深入研究，主要工作及贡献包括： 1、在研究指令集模拟策略及多目标指令集模拟相关技术的基础上，提出一种基于虚拟指令集的多目标指令集模拟框架。该框架从模拟策略、解码器的位置、翻译器的结构等方面进行改进，弥补了现有框架存在的翻译器依赖源代码、无法处理自修改代码等的不足。 2、分析了虚拟指令集体系结构应具有的特征，提出一种虚拟指令集构建方法。该方法首先求解最小完备指令集，然后基于模拟效率影响因子进行扩展。利用该方法设计了可扩展虚拟指令集体系结构EVISA，能够屏蔽体系结构差异，减少指令集模拟器设计中的功能冗余。 3、给出了目标指令集体系结构到EVISA的状态映射方案，将基于规则的推理引入虚拟指令翻译，设计实现了虚拟指令翻译器。该翻译器以指令解码器的解码结果为输入，匹配指令翻译规则，充分利用了目标指令的语义信息，具有可扩展性。 4、设计实现了基于EVISA的指令集模拟器。该模拟器能够对多种目标指令集进行模拟，含有调试模块和与二进制代码分析工具集成的接口，方便代码分析人员使用。通过对翻译器、模拟器进行测试，验证了本文方法和技术的正确性和有效性。本文的研究成果已经应用于为国家“863”项目（2009AA01Z434）研制的多目标固件代码分析平台，该平台能够对MCS-51、ARM、IA-32三种指令集的固件二进制代码进行分析，已通过“863”专家组的验收。

关键词：指令集模拟二进制代码分析虚拟指令集体系结构指令翻译固件代码

JesFS Flash文件系统:针对小型控制器的大数据存储

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单片机与嵌入式系统应用 2020年第7期20卷 1-5页

作者： Von Jürgen Wickenhäuser 透镜(译者) 不详

文件在现代电子设备中非常重要。处理器通过操作系统对不同类型的文件进行访问,但是在嵌入式领域和低功耗定制Linux解决方案中,相关的方案比较少见。很多嵌入式开发者习惯把数据放在代码中,导致每次改动都需要升级固件代码。JesFS嵌入... 详细信息

文件在现代电子设备中非常重要。处理器通过操作系统对不同类型的文件进行访问,但是在嵌入式领域和低功耗定制Linux解决方案中,相关的方案比较少见。很多嵌入式开发者习惯把数据放在代码中,导致每次改动都需要升级固件代码。JesFS嵌入式文件系统就是要解决这类问题——专门为小型低功耗设备设计。

关键词： Flash文件系统嵌入式文件系统嵌入式开发大数据存储操作系统 Linux 固件代码电子设备

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基于USB的数据采集系统设计及实现

现代电子技术 2004年第1期27卷 11-13页

作者：孙重磊胡方明西安电子科技大学陕西西安710071

讲述了一种基于 USB的 12 b高速数据采集与信号分析系统的设计 ,设计中采用了 FPGA (可编程逻辑器件 )实现时序逻辑信号的控制 ,从而整个系统的设计具有很大的灵活性。该系统在 Windows2 0 0 0环境下的驱动程序及用户应用程序采用的是 V... 详细信息

讲述了一种基于 USB的 12 b高速数据采集与信号分析系统的设计 ,设计中采用了 FPGA (可编程逻辑器件 )实现时序逻辑信号的控制 ,从而整个系统的设计具有很大的灵活性。该系统在 Windows2 0 0 0环境下的驱动程序及用户应用程序采用的是 Visual C++语言实现的 ,而固件代码则是用 C语言实现的。系统具有低成本、高性能的特点 ,能够广泛应用于测控、信号分析等多个领域。

关键词： USB FPGA 数据采集固件代码

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碳氧比测井地面系统及USB接口设计

碳氧比测井地面系统及USB接口设计