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基于决策树的选择符号执行和Fuzzing测试方法

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电气自动化 2023年第4期45卷 98-100,104页

作者：加依达尔·金格斯舒斐李永光朱亚运李中伟乌鲁木国网新疆电力有限公司电力科学研究院新疆乌鲁木齐830011 国网新疆电力有限公司新疆乌鲁木齐830011 中国电力科学研究院有限公司北京100192 中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司辽宁沈阳110168

为实现漏洞快速检测,提出了一种基于决策树的选择符号执行和Fuzzing测试方法。在漏洞检测开始之前就判定适合模糊测试(或符号执行)的路径集,从而制导模糊测试(或符号执行)到达适合它们的区域。通过在固定的时间窗口,采集反映模糊测试、... 详细信息

为实现漏洞快速检测,提出了一种基于决策树的选择符号执行和Fuzzing测试方法。在漏洞检测开始之前就判定适合模糊测试(或符号执行)的路径集,从而制导模糊测试(或符号执行)到达适合它们的区域。通过在固定的时间窗口,采集反映模糊测试、符号执行的各项指标,作为生成决策树的输入,以决策树的分类结果,实现对漏洞挖掘中模糊测试、符号测试的自动化调度。同时,还提出路径化简去重算法提升漏洞挖掘的效率。试验结果表明,所提方法相对于单独符号执行或模糊测试,不仅提高了语句和分支覆盖率,还增加了路径数目。

关键词： Fuzzing测试符号执行决策树路径优化漏洞检测

基于Fuzzing测试的网络安全监测系统设计

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电子设计工程 2022年第4期30卷 97-100,105页

作者：刘家豪杨航付志博南方电网数字电网研究院有限公司广东广州510663 中国南方电网有限责任公司广东广州510000

目前设计的网络安全监测系统监测效率较低,导致监测过程负荷量过大。为了解决上述问题,基于Fuzzing测试设计了一种新的网络安全监测系统,对系统的硬件和软件进行设计。系统硬件设计了监测器、数据处理器和报警器。通过初始化系统参数、... 详细信息

目前设计的网络安全监测系统监测效率较低,导致监测过程负荷量过大。为了解决上述问题,基于Fuzzing测试设计了一种新的网络安全监测系统,对系统的硬件和软件进行设计。系统硬件设计了监测器、数据处理器和报警器。通过初始化系统参数、链接局域网,监测该网络范围内的用户行为、系统参数及其他用户信息,自动获取用户的运行数据,通过报警分析实现软件流程。实验结果表明,基于Fuzzing测试的网络安全监测系统能够有效提高监测效率,降低监测负荷量。

关键词： Fuzzing测试网络安全安全监测监测系统

基于动态优化的分级多粒度Fuzzing测试漏洞挖掘系统研究与实现

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基于动态优化的分级多粒度Fuzzing测试漏洞挖掘系统研究与实现

作者：卞恭喜江苏大学

学位级别：硕士

伴随互联网的发展,日趋严重的信息安全事件不断影响着社会的安全稳定。软件漏洞作为引发黑客攻击的根本原因之一,给信息安全带来了巨大的威胁。由于它的强危害性、广覆盖性和类别多样性,在当前全球信息安全的博弈中,作为一种资源被各方... 详细信息

伴随互联网的发展,日趋严重的信息安全事件不断影响着社会的安全稳定。软件漏洞作为引发黑客攻击的根本原因之一,给信息安全带来了巨大的威胁。由于它的强危害性、广覆盖性和类别多样性,在当前全球信息安全的博弈中,作为一种资源被各方密切关注。本文在深入分析现有漏洞挖掘方法的基础上,针对当前覆盖跟踪Fuzzing测试漏洞挖掘方法因为测试用例覆盖跟踪消耗过大、目标程序块无测试区分和遗传算法优化不足而导致漏洞挖掘效率和准确率不高的问题,提出了一种动态优化的分级多粒度Fuzzing测试漏洞挖掘方法。该方法通过动态递减式插桩策略构建满足不同粒度需求的两级测试用例集,动态地选择测试用例输入到目标程序,然后依据测试执行的反馈信息,使用动态化的适应度函数遗传算法优化测试用例。在此基础上,设计并实现了Fuzzing测试原型系统。本文的主要工作如下:(1)分析典型的漏洞挖掘方法,对基于二进制程序的Fuzzing测试漏洞挖掘方法进行深入分析。(2)为了不断减小覆盖跟踪的消耗,基于二进制插桩技术,提出一种动态递减式插桩策略。然后通过建立满足不同测试粒度需求的两级测试用例集,根据不同的测试阶段和安全需求,动态地选择测试粒度,协同递减式插桩策略,设计了一种分级多粒度Fuzzing测试漏洞挖掘方法。同时,通过完全覆盖跟踪获取测试用例的执行路径信息并加以分析,综合覆盖率、用例新度、执行时间和用例大小等多种因素,动态权重赋值,以引导遗传算法的迭代而进化产生更具针对性的测试用例。与分级多粒度Fuzzing测试方法结合,最终形成一种动态优化的分级多粒度Fuzzing测试漏洞挖掘方法。(3)利用Python、C++等工具,设计并实现Windows平台下本动态优化的分级多粒度Fuzzing测试漏洞挖掘原型系统。并从功能和性能两个方面对本系统进行对比实验分析,实验结果表明,本Fuzzing测试系统在漏洞挖掘的效率和准确率方面表现优良,验证了本文方法的可行性和有效性。

关键词： Fuzzing测试漏洞挖掘分级多粒度遗传算法动态优化

基于Fuzzing测试的电力工控系统漏洞挖掘技术研究

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基于Fuzzing测试的电力工控系统漏洞挖掘技术研究

作者：张学聪南昌航空大学

学位级别：硕士

电力行业是国家关键信息基础设施的支柱行业之一。发电、变电、输电、配电、用电、综合调度等环节共同协作组成了电力行业的生产价值链,每一个环节都有着大量的工业控制设备的应用。而工业现场自动化设备集成度高,设备厂家多样复杂,工... 详细信息

电力行业是国家关键信息基础设施的支柱行业之一。发电、变电、输电、配电、用电、综合调度等环节共同协作组成了电力行业的生产价值链,每一个环节都有着大量的工业控制设备的应用。而工业现场自动化设备集成度高,设备厂家多样复杂,工控系统应用开发以功能接口实现为主,无深入的安全健壮性测试。这些都给黑客提供了便利的利用条件,使得电力工控系统暴露在信息安全风险之中。由于缺乏相关的工控漏洞检测手段,不能及时有效的发现控制系统中的安全缺陷,为系统上线后的安全埋下了隐患。如何先于攻击者发现工控系统存在的安全缺陷,进而促使工业控制系统应用企业完善系统,成为时下工控安全领域的热门话题。在众多安全技术中,漏洞挖掘是保障工控系统安全的重要手段,本文主要针对电力行业工控系统的漏洞挖掘技术进行相关研究,具体研究内容如下:(1)协议fuzzing漏洞挖掘技术研究,采用fuzzing技术通过构造异常报文的方法来检验工控系统存在的安全缺陷。提出了一种基于Sulley开源框架进行fuzzing漏洞挖掘的方法,并对原始Sulley框架进行改进设计。在其基础上对数据分析模块进行扩展,并增加数据回放、指定数据内容发送、错误判断、设备存活状态判断等功能,提高针对具体协议进行协议数据分析的能力。(2)基于改进后的Sulley框架体系对电力行业工控系统大量应用的IEC60870-5-104协议以及ModbusCP协议进行漏洞挖掘研究。利用fuzzing技术对工控协议进行协议变异和过程跟踪。分别编写IEC 60870-5-104协议和ModbusCP协议的Fuzzing测试用例。(3)研究Windows平台相关文件格式的fuzzing方法,基于文件结构生成畸形文件。依据已有的FileFuzz开源Fuzzing测试软件进行文件格式的漏洞利用研究。提出上位机层面的一种利用fuzzing技术进行漏洞利用的方法。(4)研究如何将协议fuzzing漏洞挖掘技术进行产品化应用,开发出可以自动化进行Fuzzing测试的漏洞挖掘系统,设计出系统结构以及系统部件。以电力行业常见的PLC控制器和FTU装置为测试对象,应用设计开发完成的fuzzing系统进行漏洞挖掘测试实验。

关键词：电力行业工控安全漏洞挖掘 Fuzzing测试文件格式漏洞

基于工控协议的Fuzzing测试方法研究及工具实现

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基于工控协议的Fuzzing测试方法研究及工具实现

作者：黄芬电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,信息技术高速发展与广泛应用,打破了工业控制系统在国家关键基础设施领域的隔离机制,同时各类安全事件的频发已引起业界对工业控制系统安全问题的高度关注。工控协议是工业控制系统实现远程控制以及自动化功能的通信媒介,通过对... 详细信息

近年来,信息技术高速发展与广泛应用,打破了工业控制系统在国家关键基础设施领域的隔离机制,同时各类安全事件的频发已引起业界对工业控制系统安全问题的高度关注。工控协议是工业控制系统实现远程控制以及自动化功能的通信媒介,通过对其测试可以有效挖掘工业控制系统中潜在的异常或漏洞。为提高测试效率,本文将对工控协议的自动化测试方法进行深入研究。Fuzzing测试方法作为一种高效的自动化测试技术,已被广泛使用并取得良好的效果。通过对Fuzzing测试的理论基础梳理,对典型的Fuzzing测试工具Sulley的工作原理和应用特点剖析,本文提出了一种面向工控协议的Fuzzing测试报文生成算法,并实现了相应的原型系统。首先,为提高Fuzzing测试效率,本文引入了ABNF协议模型对工控协议进行统一描述。同时,本文通过引入解析树和样本树的概念,提出了基于协议描述模型的Fuzzing测试报文解析生成算法。算法根据模型构造带有属性值和取值范围的解析树,经过初始化、裁剪、细粒度划分等操作构造双向样本树,最后对树节点变异生成测试用例集合用于Fuzzing测试,其主要包含解析树构造算法、样本树构造算法、报文变异算法以及测试用例生成算法四个算法。随后,本文基于该报文解析生成算法,设计并实现了层次化的面向工控协议的Fuzzing测试工具原型。该原型主要包含执行驱动层、调用支持层和测试用例层三层结构。其中,执行驱动层用于针对不同的待测对象和载体协议,编写相应的执行驱动程序。调用支持层主要是为其他框架层提供功能支撑组件。测试用例层主要提供测试用例生成的具体实现,并传递给执行驱动层进行Fuzzing测试。在本文工具原型中,调用支持层、测试用例层及执行驱动层之间均存在数据交互及组件调用。最后,本文为对提出的Fuzzing测试方法进行比较分析,分别将实现的工具原型和Sulley工具对基于Modbus TCP协议的PLC进行测试,并对二者进行了定量分析和定性分析。通过测试结果可以发现,本文实现的测试工具能够有效的检测工控设备中的异常,并且在测试用例的生成能力、通用性以及适应性等方面,较Sulley都有所提升,在运行速度上较Sulley稍有下降。

关键词：工控协议 Fuzzing测试协议描述模型测试用例

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基于混合符号执行的Fuzzing测试技术

计算机应用研究 2014年第7期31卷 2088-2091,2096页

作者：陆萍萍李慧穆文思韩青北京理工大学计算机学院北京100081

Fuzzing测试和符号执行都是漏洞挖掘领域常用的技术,但各自都存在一定缺陷。为提高漏洞挖掘效率,将两者优点相结合,设计并实现了一种基于混合符号执行的Fuzzing测试工具。采用二进制代码插桩技术,动态记录程序关键指令执行过程和环境。... 详细信息

Fuzzing测试和符号执行都是漏洞挖掘领域常用的技术,但各自都存在一定缺陷。为提高漏洞挖掘效率,将两者优点相结合,设计并实现了一种基于混合符号执行的Fuzzing测试工具。采用二进制代码插桩技术,动态记录程序关键指令执行过程和环境。采用离线混合符号执行技术,在指令重放过程中收集路径约束条件,并采用STP程序求解。根据求解结果生成新数据集并动态测试,监测执行异常,计算代码覆盖率。经实验验证,工具能有效发现测试程序异常,并适用于大型应用软件测试,已发现Word 2003软件中存在的七个异常,代码覆盖率较传统Fuzzing测试工具也有较大提高。

关键词：混合符号执行动态插桩 Fuzzing测试约束求解代码覆盖率

基于Fuzzing测试的网络协议安全评估方法研究

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信息网络安全 2017年第3期 59-65页

作者：齐健陈小明游伟青北京电子科技学院北京100070

安全漏洞是网络和信息安全的核心问题。安全漏洞导致的信息泄露等问题越来越严重,如何发现漏洞、修复漏洞、加强防御等成为安全研究的热点话题。文章利用Fuzzing测试技术对网络设备支持的协议进行漏洞扫描,然后对扫描到的异常case进行... 详细信息

安全漏洞是网络和信息安全的核心问题。安全漏洞导致的信息泄露等问题越来越严重,如何发现漏洞、修复漏洞、加强防御等成为安全研究的热点话题。文章利用Fuzzing测试技术对网络设备支持的协议进行漏洞扫描,然后对扫描到的异常case进行逆向分析从而发现漏洞,并针对漏洞扫描和逆向分析的结果提出一种安全评估机制,对网络协议进行安全性评估,最终得到协议安全性评分。通过文章的研究,可以将存在安全隐患的安全要素通过总安全系数体现出来,实现了对网络设备的真实安全性能的准确评估。使用者根据网络设备的总安全系数将设备安全分为高、中、低3个等级。通过设备安全性的等级将设备使用在不同的网络环境当中,从而在很大程度上降低了网络安全事件发生的概率,对保障网络安全具有重大的意义。

关键词：网络安全 Fuzzing测试网络协议安全性评分

基于Fuzzing测试的工控网络协议漏洞挖掘技术研究

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基于Fuzzing测试的工控网络协议漏洞挖掘技术研究

作者：邹颀伟西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着工业化和信息化深度融合进程的加快,工业4.0和中国制造2025概念的提出,工业控制网络逐渐由封闭走向开放,由单机走向互联,这在极大提升工业企业生产效率的同时,也将传统的信息安全风险逐渐引入工业控制网络中,工业控制网络信息安全... 详细信息

随着工业化和信息化深度融合进程的加快,工业4.0和中国制造2025概念的提出,工业控制网络逐渐由封闭走向开放,由单机走向互联,这在极大提升工业企业生产效率的同时,也将传统的信息安全风险逐渐引入工业控制网络中,工业控制网络信息安全形势不断加剧,如何准确高效的挖掘工业控制网络安全漏洞,已逐渐成为研究热点。工控网络运行环境封闭、源代码获取困难,且受计算资源因素影响,无法安装调试器,难以满足代码审计、逆向工程等常见的漏洞挖掘技术的基本要求,而Fuzzing测试技术作为目前最常见的黑盒测试技术,不依赖源代码和调试器,具有自动化程度高、误报率低等优点,可针对多种工控网络协议开展漏洞挖掘。目前,基于Fuzzing测试的漏洞挖掘技术可有效地针对公有协议进行漏洞挖掘,但针对运行私有协议的工控网络尚未有较好的解决方案,存在着协议知识获取难、协议描述建模难等问题。本文围绕工控网络协议Fuzzing测试技术,针对上述问题,设计和实现了工控网络协议Fuzzing测试漏洞挖掘原型系统,该系统主要由协议分析子系统、用例生成子系统、模糊器子系统、监控代理子系统四部分构成,各子系统方案如下:(1)在协议分析子系统中,针对现有的基于Fuzzing测试的漏洞挖掘技术无法自动获取协议知识等问题,结合隐马尔可夫模型和统计计算的方法,提出了一种基于模式发现方法的协议结构分析方法,该算法使用优化的因果分割重构算法重构私有协议的ε机模型,可提取数据包中的常量部分,生成协议的基本结构描述模型,克服了漏洞挖掘测试的盲目性;(2)在用例生成子系统中,结合协议分析子系统生成的协议描述模型,提出了多字段组合关联的模糊策略和基于动态抽样的样本生成方法,本方案通过减小测试用例的数量,增加异常字段的抽样率,可进一步实现降低输入规模、增大漏洞挖掘命中率的目的;(3)在监控代理子系统中,为解决工控网络漏洞挖掘过程中难以对工控设备进行异常检测和定位问题,提出基于心跳检测的存活检测方案和基于Simhash的一致性检测方案,可正确识别被测系统是否进入异常状态。根据上述方案,利用S7Sim等模拟工具搭建了实验仿真环境。测试结果表明本文提出的基于Fuzzing测试的工控网络协议漏洞挖掘方案比传统的基于Fuzzing测试的漏洞挖掘方案有更高的检测效率和命中率。

关键词：工控网络协议漏洞挖掘 Fuzzing测试协议分析模式发现

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Fuzzing测试中异常分析技术的研究

小型微型计算机系统 2012年第7期33卷 1472-1476页

作者：于璐吴礼发庄洪林沈毅解放军理工大学指挥自动化学院南京210007 解放军电子工程学院合肥230037

Fuzzing测试是一种基于缺陷注入的自动软件测试技术,近几年来广泛应用于软件测试、安全漏洞挖掘等领域.当Fuzzing测试出现异常时,需要人工逆向精确定位触发漏洞的代码位置,分析的工作量大,而且分析效率较为低下.论文以现有二进制比较技... 详细信息

Fuzzing测试是一种基于缺陷注入的自动软件测试技术,近几年来广泛应用于软件测试、安全漏洞挖掘等领域.当Fuzzing测试出现异常时,需要人工逆向精确定位触发漏洞的代码位置,分析的工作量大,而且分析效率较为低下.论文以现有二进制比较技术为基础,根据二进制目标软件中代码运行的依赖关系,提出一种针对执行记录的两阶段比较算法,在函数级别和基本块级别上对文件正常执行和出现异常的跟踪记录内容进行比较,得到所有相同和不同的指令执行序列.依托指令序列信息,可以有效辅助人工分析,大大降低分析的工作量,提高分析效率.

关键词： Fuzzing测试人工逆向二进制文件比较两阶段比较算法