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安全C语言的验证条件生成器的设计与实现

安全C语言的验证条件生成器的设计与实现

作者：冯峰中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着计算机应用的日益推广,我们对软件的可靠性和安全性的需求越来越高。这些需求体现在安全攸关的基础设施和系统上,包括核电、航空、航天、军事、金融等领域;也体现在人们日常生活中,如汽车、医疗、电子支付等领域。C语言作为主流的... 详细信息

随着计算机应用的日益推广,我们对软件的可靠性和安全性的需求越来越高。这些需求体现在安全攸关的基础设施和系统上,包括核电、航空、航天、军事、金融等领域;也体现在人们日常生活中,如汽车、医疗、电子支付等领域。C语言作为主流的编程语言之一,在操作系统、嵌入式软件、编译器等领域都有广泛的应用。由于C语言具有指针、动态内存分配等特点,导致其与其他编程语言相比,容易出现非法指针解引用、内存泄漏等一系列安全漏洞。通过静态分析、动态分析、程序验证等方法检查C程序中的安全漏洞是目前学术界和工业界的热门研究方向。本实验室正在开发的一个基于演绎推理的程序验证工具：安全C语言验证工具,它是一个针对C语言程序的自动化形式验证工具,可以检查出程序中出现的内存错误,保障程序满足预期的规范。本文介绍的是安全C语言验证工具中的验证条件生成器的设计与实现,验证条件生成器的主要作用是：第一,基于各类语句的演算规则以及语句前条件进行产生语句后条件的演算;第二,在各个程序点,根据演算得到的断言产生必要的验证条件。本文主要贡献如下：第一,设计并实现安全C语言的断言演算基本流程框架。包括安全C语言中各类语句基于Hoare逻辑的断言演算规则,以及在使用演算规则前后需要对断言所做的处理;另外,验证条件生成器在程序的各个程序点产生必要的验证条件,包括一些必要的检查,如：类型不变式和数据不变式的检查、指针越界访问检查、非法指针解引用检查等等。第二,设计和实现了栈指针、静态区指针程序的形式验证方法：该方法定义指针的三元属性表示一个指针的状态。指针的三元属性包括指针指向数据块的名称、数据块的长度以及指针在所指向数据块上的偏移。通过对Hoare逻辑的扩展,基于上述的基本演算流程和指针的三元属性表示法,设计了相应的栈指针、静态区指针相关断言演算规则和生成验证条件的方法。该方法可以解决栈指针和静态区指针相关的问题,例如：路径别名判断、指针越界访问检查、非法指针解引用检查等.对于堆指针相关断言的演算本文会给出了演算过程中需要调用的形状分析模块中比较重要的接口。目前通过本文所介绍的安全C语言验证条件生成器的实现,安全C语言验证工具已经成功地验证了部分教材上常用的经典算法。

关键词：程序验证栈指针静态区指针路径别名形式验证 Hoare逻辑

计算机体系结构对操作系统及程序设计语言的支持

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计算机研究与发展 1985年第5期 9-19页

作者：谢志良蒋异韦思正上海交通大学上海交通大学

引言计算机体系结构的一个重要课题是研究计算机系统中软件、硬件的功能分配.操作系统原是为了提高计算机系统的运行效率和方便使用而发展起来的,然而随着功能的不断扩大而变得过于庞大,以至影响了系统的效率.因此加强体系结构对操作... 详细信息

引言计算机体系结构的一个重要课题是研究计算机系统中软件、硬件的功能分配.操作系统原是为了提高计算机系统的运行效率和方便使用而发展起来的,然而随着功能的不断扩大而变得过于庞大,以至影响了系统的效率.因此加强体系结构对操作系统等软件的支持是十分必要的.国际上对此有专门的学术会议.而近年来硬件、器件价格的不断下降也使这种支持成为合理可行的.本文结合IBM系统/360、370、303 x和4300系列以及PDP-11、VAX-11系列等国际上流行的计算机系列,就它们的体系结构对软件的支持进行分析和讨论.

关键词：计算机体系结构程序设计语言计算机系列实地址指令集栈指针多处理机进程控制块软件功能计算机系统

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Am2910微程序控制器

计算机研究与发展 1982年第7期 58-65页

作者：陈保华北京大学

一、概述 Am 2910微程序控制器是一个地址序列发生器,用来控制存于微程序存储器内的微指令执行次序。除能顺序存取指令外,还可在4096个微代码字范围内条件转移到任何微指令。后进先出堆栈,提供微子程序返回的连接和循环的能力,有五层... 详细信息

一、概述 Am 2910微程序控制器是一个地址序列发生器,用来控制存于微程序存储器内的微指令执行次序。除能顺序存取指令外,还可在4096个微代码字范围内条件转移到任何微指令。后进先出堆栈,提供微子程序返回的连接和循环的能力,有五层微子程序嵌套。还有微指令循环计数控制,其计数容量为4096。在每条微指令期间,微程序控制器从以下四个源中,提供一个12位的地址:(1)微程序地址寄存器(μpc)。通常,它保存的地址,比上一条指令的地址大1;(2)外部直接输入端(D);(3)寄存器-计数器(R)。它保留了以前的微指令期间送入的数据;(4)五层深的

关键词：微程序控制器 Am2910 微指令地址地址寄存器顺序存取存储单元指令流栈指针向量指令 PROM

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第四章 8087数字数据处理器

微处理机 1984年第3期 97-121页

本章介绍8087数字数据处理器(NDP)。图4.1a 是其外引线功能分配和内部结构,图4.1b 表示与8086/8088CPU 的连接。第二章曾介绍了8087在8086 16位机系统及80888位机系统中的连接框图。8087NDP 扩充了8086/8088指令系统,提供了重要的“数... 详细信息

本章介绍8087数字数据处理器(NDP)。图4.1a 是其外引线功能分配和内部结构,图4.1b 表示与8086/8088CPU 的连接。第二章曾介绍了8087在8086 16位机系统及80888位机系统中的连接框图。8087NDP 扩充了8086/8088指令系统,提供了重要的“数据捣弄”能力。它作为与8086/8088连接的协处理器,相当于在8086/8088寄存器组中增加了8个80位浮点寄存器。它利用本身的指令队列来监控8086/8088的

关键词：数据处理器浮点寄存器指令队列浮点除阶码协处理器栈指针格式转换处理器体系结构矩阵乘法

IBM PC/XT BASIC语言调用汇编子程序可行方法

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江苏化工学院学报 1990年第1期15卷 21-28页

作者：江士方张寿钢陆保全

BASIC语言调用汇编子程序这一手段可以拓宽微机的开发和应用领域。本文简叙并给出了几种可行的在IBM PC/XT机上实现的方法以及应该注意的有关问题。

关键词： BASIC 映象文件文简应用领域栈指针 CALL 微型计算机变量名 PUSH stack

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实现程序反跟踪的一些技巧