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并行化智能灰盒测试系统研究

并行化智能灰盒测试系统研究

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作者：阳晓宇北京邮电大学

学位级别：硕士

模糊测试是目前漏洞挖掘的一种重要手段,但是由于该类测试在生成数据时对被测程序内部结构了解较少,所以最终生成的测试用例覆盖能力较弱。为了解决这一问题,研究者开发了智能灰盒测试技术。该类技术首先利用动态污点分析等技术获取被... 详细信息

模糊测试是目前漏洞挖掘的一种重要手段,但是由于该类测试在生成数据时对被测程序内部结构了解较少,所以最终生成的测试用例覆盖能力较弱。为了解决这一问题,研究者开发了智能灰盒测试技术。该类技术首先利用动态污点分析等技术获取被测程序的内部结构,之后通过混合符号执行技术利用先前获得的信息生成覆盖能力较高的测试用例。目前,智能灰盒测试存在两个问题：第一、由于需要动态跟踪程序执行过程并且生成新的测试用例,使得总体测试时间较长;第二、研究者较多关注生成覆盖能力较强的测试用例,但是忽略了测试用例的漏洞触发能力。为了解决这两个问题,本课题提出了一种并行化混合符号执行技术和一种复合测试用例生成技术。其中并行化混合符号执行技术的核心是一种可用于并行化环境中的路径选择算法。该路径选择算法通过对先前执行路径的条件取反生成新的路径,在取反时限定每个测试用例所能取反的范围并在该范围内对多个条件取反。这种并行化的方式可以缩短智能灰盒测试的总体测试时间。复合测试用例生成技术在混合符号执行生成测试用例基础上,添加特殊的漏洞触发数据。该技术在生成添加数据时,借鉴了模糊测试中漏洞触发数据的生成方式。最终生成的测试用例分为两个部分,一个为初始生成部分,该部分由混合符号执行技术生成,用来提升覆盖能力;另一个为添加部分,旨在提升漏洞触发能力。同时,本课题设计并实现了并行化智能灰盒测试系统——谛听。该系统基于客户端/服务器架构,通过TCP/IP协议进行通信。整个系统包括一个服务器和若干个客户端,其中服务器负责控制整个测试并存储测试数据,客户端负责执行具体测试并生成新的测试用例。最终,利用开发的谛听系统进行了测试。实验结果表明,谛听系统在漏洞挖掘方面具有有效性。

关键词：软件安全漏洞挖掘智能灰盒测试混合符号执行用例生成

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