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提高路径敏感缺陷检测方法的效率及精度研究

计算机学报 2011年第6期34卷 1100-1113页

作者：赵云山宫云战刘莉肖庆杨朝红北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876 装甲兵工程学院信息工程系北京100072

路径敏感的缺陷检测方法其缺陷状态会关联当前控制流节点的所有数据流信息,由于其中包含与缺陷检测无关的数据流,因此会导致分析效率下降.为了避免全路径敏感分析时的路径爆炸问题,一般会在控制流汇合节点进行缺陷状态合并,而这种粗糙... 详细信息

路径敏感的缺陷检测方法其缺陷状态会关联当前控制流节点的所有数据流信息,由于其中包含与缺陷检测无关的数据流,因此会导致分析效率下降.为了避免全路径敏感分析时的路径爆炸问题,一般会在控制流汇合节点进行缺陷状态合并,而这种粗糙的合并策略带来的精度损失会引起误报.针对上述问题,文中提出一种基于缺陷的程序切片方法,该方法基于缺陷特征和路径条件建立切片准则,根据控制流节点上的数据流信息与切片准则的包含关系进行程序切片,得到的切片程序在缺陷检测时切片掉了缺陷无关节点且与源程序完全等价,以提高缺陷检测效率.为了进一步减少路径敏感分析方法的误报,提出一种基于切片的缺陷状态合并策略,根据控制流分支节点的路径条件,对缺陷状态添加状态属性,从而有选择地对控制流汇合节点进行状态合并,减少精度损失.文中所述方法已在缺陷检测系统(DTSGCC)中实现.对大量Linux中GCC开源工程的测试结果表明,文中提出的方法可以提高路径敏感缺陷检测方法的效率,并减少误报.

关键词：静态分析缺陷检测路径敏感误报程序切片上下文敏感分析域敏感分析

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基于SMT求解器的路径敏感程序验证

软件学报 2012年第10期23卷 2655-2664页

作者：何炎祥吴伟陈勇徐超武汉大学计算机学院湖北武汉430072 软件工程国家重点实验室(武汉大学) 湖北武汉430072

随着软件规模的不断扩大以及复杂度的不断增长,人们越来越关注软件的可信性问题.验证程序是否满足断言所描述的性质,是保证软件可信性的一种常见方法.路径敏感的程序验证由于不可能遍历所有的路径,需要合并路径信息,因此造成精度上的损... 详细信息

随着软件规模的不断扩大以及复杂度的不断增长,人们越来越关注软件的可信性问题.验证程序是否满足断言所描述的性质,是保证软件可信性的一种常见方法.路径敏感的程序验证由于不可能遍历所有的路径,需要合并路径信息,因此造成精度上的损失.提出一种基于SMT求解器的路径敏感程序验证方法,在保证精确度的前提下,有效减少路径搜索空间.其基本思想是,利用最大强连通分量压缩循环路径,然后根据目标断言对控制流图进行切片.使用一种布尔表达式方法对路径空间进行抽象,结合抽象解释和符号执行技术对路径进行验证.结合F-Soft平台和Z3工具对该方法进行了实验验证,结果表明,该方法在验证的精确度和效率上都有较好的效果.

关键词：路径敏感程序验证抽象解释符号执行 SMT求解器

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路径敏感的跨过程别名分析的设计与实现

路径敏感的跨过程别名分析的设计与实现

作者：徐磊西安电子科技大学

学位级别：硕士

别名分析在提高数据流分析精度和构建性能良好的程序分析工具方面发挥着重要作用。本文在分析已有别名分析框架的基础上，提出并实现了一种路径敏感的跨过程别名分析方法。首先，通过对比分析不同跨过程别名分析的方法，设计并实现... 详细信息

别名分析在提高数据流分析精度和构建性能良好的程序分析工具方面发挥着重要作用。本文在分析已有别名分析框架的基础上，提出并实现了一种路径敏感的跨过程别名分析方法。首先，通过对比分析不同跨过程别名分析的方法，设计并实现了一种基于函数别名模式的记忆式分析方法。该方法采用扩充变量来解决函数别名模式的抽象表示问题，并在此基础上通过构建表达式映射表来计算别名模式以及设计别名模式的相容性判定策略。其次，针对别名分析的路径敏感特征，提出并实现了一种检测控制流图中不可达路径的方案，该方案通过ANTLR提供的树遍历器遍历分支语句表达式的抽象语法树，以达到静态计算表达式真假值的目的。最后，进行了函数别名模式相容以及不可达路径检测的实例分析，结果表明本文实现的方法可以高效地进行跨过程别名分析，并在分析过程中能够有效地检测出不可达路径，进而指导数据流的精确分析。

关键词：跨过程别名分析路径敏感记忆式别名模式不可达路径

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DTS中路径敏感的摘要技术研究与实现

DTS中路径敏感的摘要技术研究与实现

作者：向文韬北京邮电大学

学位级别：硕士

DTS是基于软件缺陷模式的静态测试工具,采用了函数摘要的相关方法进行过程间分析,但目前由于函数摘要中缺少路径信息,缺陷检测往往存在一定的误报和漏报。本文针对这种问题提出了一种路径敏感函数摘要的解决方案,研究工作主要包含以下... 详细信息

DTS是基于软件缺陷模式的静态测试工具,采用了函数摘要的相关方法进行过程间分析,但目前由于函数摘要中缺少路径信息,缺陷检测往往存在一定的误报和漏报。本文针对这种问题提出了一种路径敏感函数摘要的解决方案,研究工作主要包含以下内容： (1)在原有摘要概念的基础上加以创新,定义出适用于记录路径信息的新摘要模型Summary(PSF)。在此模型中提出了新的函数特征子模型PSF(Path Sensitive Features)。为了抽象表示生成方法,本文定义了路径约束向量PX,并描述了其性质、运算,阐述了其在摘要生成中的应用。 (2)基于路径敏感摘要的模型,提出了摘要生成和传递算法。生成算法中主要提出了基于有限状态机的摘要生成数据流分析。其中提出了摘要生成状态机的抽象模型{D,T,C},并对状态机模型中的创建和迁移条件算法进行了详细地设计。对其中出现的指针别名等问题也提出了相应的解决方案。同时也提出了另一种生成路径敏感函数摘要的逆向数据流分析方法。 (3)在内存/资源泄漏中应用了路径敏感函数摘要,改进了缺陷状态机设计。提出了新的状态迁移算法,并举代码实例说明了算法的应用。此外,本文还对过程间循环路径处理提出了新的缺陷模式解决方案MLF LOOP。本文结构分为七部分：第一部分对研究背景和内容进行了介绍;第二部分提出了路径不敏感摘要在缺陷检测中的问题;第三部分提出了路径敏感函数摘要的模型;第四部分提出了摘要生成和传递算法;第五部分讨论了摘要在缺陷检测中的应用并举出实例说明;第六部分通过实验验证了本方法,最后第七部分进行了总结和展望。

关键词：静态测试内存/资源泄漏路径敏感函数摘要数据流分析有限状态机

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一种基于GPU的危险路径并行提取方法

小型微型计算机系统 2017年第10期38卷 2363-2368页

作者：朱敬茹衷璐洁马冬冬黄晓首都师范大学信息工程学院北京100048

在定值引用错误中,错误源到达错误目标的路径往往很长且路径数众多,路径敏感检测分析的规模往往较大,特别是对大规模程序而言.为充分减小待分析问题规模并合理控制时间开销,我们提出一种基于GPU的融合危险路径并行提取策略的路径敏感分... 详细信息

在定值引用错误中,错误源到达错误目标的路径往往很长且路径数众多,路径敏感检测分析的规模往往较大,特别是对大规模程序而言.为充分减小待分析问题规模并合理控制时间开销,我们提出一种基于GPU的融合危险路径并行提取策略的路径敏感分析输入规模有效控制方法.实验结果表明,与串行方法相比,基于GPU的并行策略获得了最高22.27x的加速比,可进一步提高路径敏感检测方法的可扩展性.

关键词：路径敏感可扩展性 GPU 路径二分编码危险路径

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提高静态缺陷检测精度方法

计算机辅助设计与图形学学报 2010年第11期22卷 2037-2044页

作者：肖庆杨朝红宫云战北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876 装甲兵工程学院信息工程系北京100072

误报率和漏报率是静态缺陷检测的关键技术指标,提高分析精度是降低误报和漏报的主要手段.文中介绍了缺陷模式及其有限状态机描述,提出基于传统数据流分析的缺陷检测方法.采用变量抽象取值来近似地表示程序动态执行信息,通过状态条件中... 详细信息

误报率和漏报率是静态缺陷检测的关键技术指标,提高分析精度是降低误报和漏报的主要手段.文中介绍了缺陷模式及其有限状态机描述,提出基于传统数据流分析的缺陷检测方法.采用变量抽象取值来近似地表示程序动态执行信息,通过状态条件中的变量抽象取值范围为空来判断不可达路径,以实现路径敏感分析;使用缺陷相关的函数摘要来表示缺陷检测所需函数调用信息,其中缺陷相关的函数摘要包括前置约束信息、后置约束信息和函数特征信息三部分,实现了上下文敏感的跨函数分析.文中方法已在缺陷检测系统DTS中实现,在大型开源软件分析中的实验结果表明,该方法能减少误报和漏报.

关键词：缺陷检测静态分析数据流分析路径敏感上下文敏感

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航天嵌入式软件运行时错误静态分析方法

北京理工大学学报 2013年第2期33卷 160-165页

作者：王崑声詹海潭经小川李宁张刚中国航天科技集团公司第七一○研究所北京100037

提出一种基于属性模型的运行时错误静态分析方法.该方法将运行时的错误按照发生原因进行分类,提取每类错误的属性模式,对属性模式进行形式化建模形成属性有限状态机;并对程序流图中与属性相关的路径进行分析,对照属性有限状态机运用路... 详细信息

提出一种基于属性模型的运行时错误静态分析方法.该方法将运行时的错误按照发生原因进行分类,提取每类错误的属性模式,对属性模式进行形式化建模形成属性有限状态机;并对程序流图中与属性相关的路径进行分析,对照属性有限状态机运用路径敏感和上下文敏感的方法分析运行时错误.实验结果显示,该方法与现有主流方法相比,在准确率和效率之间可取得良好平衡.

关键词：运行时错误路径敏感上下文敏感属性模型属性流

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基于函数建模的面向路径自动打桩方法研究

基于函数建模的面向路径自动打桩方法研究

作者：姚驰北京邮电大学

学位级别：硕士

在现代软件测试中,单元测试是一种重要的测试方法。它对软件中的最小单元即函数模块进行测试。任何函数模块都不是独立的,可能需要调用其他函数模块来完成目标功能。由于一个外部函数调用语句的行为是由它调用的函数决定的,所以无法从... 详细信息

在现代软件测试中,单元测试是一种重要的测试方法。它对软件中的最小单元即函数模块进行测试。任何函数模块都不是独立的,可能需要调用其他函数模块来完成目标功能。由于一个外部函数调用语句的行为是由它调用的函数决定的,所以无法从函数调用语句本身推断出它的语义来。如何处理函数调用是正确进行单元测试的关键问题之一。论文围绕提高打桩的精确化程度和自动化程度两个方面进行了以下工作：(1)提出了基于上下文敏感的函数建模方法,该方法以符号执行、数据流分析技术、抽象内存建模技术、以及路径敏感的区间计算技术为核心,可以模拟外部函数调用,较为完整的保存外部函数调用的约束信息以及语义信息。该方法根据所选择路径可确定出函数调用的实参,返回值以及在函数调用中可能改变的全局变量的确定值,并将这些值的语义信息使用变量类型的抽象内存模型进行保存。(2)提出自动化桩代码生成方法,该方法目标是全自动的生成桩函数,减少人工干预。为达到该目标,在函数建模技术的基础上,设计了基于函数建模技术的自动化桩代码生成方法。该方法全自动的完成了一个函数模型记录到一个完成可被正常编译执行的C代码的转译流程。经由上述两方面工作,单元测试中可以脱离人工干预、完全自动化的完成路径敏感的函数调用打桩问题,测试效率有较大提高。作者在代码自动化测试系统(Code Test System)中实现了上述方法,并对大型的开源程序(scipy-0.7.0)进行了测试。结果表明,该方法将平均覆盖率由43.76%提高到了65.94%。对于个别表达式较多,变量单一的函数、覆盖率提高了近一倍,并支持正确的自动化的打桩,验证了该方法在单元测试中的作用。

关键词：符号执行函数建模打桩路径敏感

面向Android应用的静态污点分析结果的正确性验证

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计算机应用 2019年第10期39卷 3018-3027页

作者：秦彪郭帆涂风涛江西师范大学计算机信息工程学院南昌330022 豫章师范学院计算机系南昌330103

应用静态污点分析检测Android应用的隐私泄露漏洞会产生许多虚警,为此提出一种上下文敏感、路径敏感和域敏感的半自动程序分析方法,仅需遍历少量执行路径即可判定漏洞是否虚警。首先,运行插桩后的应用来获得一条覆盖Source和Sink的种子T... 详细信息

应用静态污点分析检测Android应用的隐私泄露漏洞会产生许多虚警,为此提出一种上下文敏感、路径敏感和域敏感的半自动程序分析方法,仅需遍历少量执行路径即可判定漏洞是否虚警。首先,运行插桩后的应用来获得一条覆盖Source和Sink的种子Trace。然后,应用基于Trace的污点分析方法来验证Trace中是否存在污点传播路径,是则表明漏洞真实存在;否则进一步收集Trace的条件集合和污点信息,结合活变量分析和基于条件反转的程序变换方法设计约束选择策略,以删除大部分与污点传播无关的可执行路径。最后,遍历剩余执行路径并分析相应Trace来验证漏洞是否虚警。基于FlowDroid实现原型系统,对DroidBench的75个应用和10个真实应用进行验证,每个应用平均仅需遍历15.09%的路径,虚警率平均降低58.17%。实验结果表明该方法可以较高效地减少静态分析结果的虚警。

关键词：程序验证污点分析活变量分析程序变换路径敏感