基于通用中间表示的脚本语言漏洞静态挖掘技术

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随着计算机应用越来越渗透入人们的正常生活,由于脚本语言的功能强大,开发效率高,因此其被广泛应用在Web应用的开发中,但由于一些脚本语言(如:PHP)本身设计并未将安全性作为其首要目标,并且开发人员的水平良莠不齐,导致使用脚本语言开发的应用漏洞频发,给用户和企业造成重大损失。因此研究如何保证脚本语言应用的安全性具有重要的实践价值。目前,脚本语言漏洞挖掘面临着许多困难。(1)脚本语言的设计者为了提高脚本语言的运行效率,通常会实现对应的脚本语言编译器将代码编译为对应的字节码文件,这些字节码文件本身就包含了控制流信息,可直接作为漏洞挖掘工具的输入。但不同的脚本语言在字节码的格式和语义方面有较大差异,这使得在为某个脚本语言编写的漏洞挖掘工具无法直接支持其他脚本语言;(2)脚本语言通常都具有较高的灵活性,例如:PHP语言支持在运行时进行动态文件包含、字符串代码求值以及动态函数创建等,这些动态特性给静态程序分析带来了巨大挑战;(3)脚本语言通常会为用户提供大量库函数,这些库函数通常使用C语言等相对底层的语言实现,直接对脚本语言代码进行程序分析无法分析出库函数的语义。针对上述问题,本课题主要做出了三点贡献。(1)通过对PHP与Lua两种语言的字节码格式与语义进行研究,设计并实现了脚本语言字节码对静态程序分析器的统一接口,利用该接口可以同时对不同脚本语言的代码进行漏洞挖掘,未来若需要对其他脚本语言进行支持只需要实现对应的解析接口即可;(2)基于字符串值分析技术对脚本语言中的字符串变量值域进行分析,得到较为准确的函数调用关系图、文件包含关系图,部分解决了动态特性所导致的分析结果不准的问题;(3)利用变量值分析的结果对脚本语言部分无副作用的库函数进行模拟执行,从而可以得到更准确的变量值分析结果,并且更准确的变量值分析结果又可以进一步提高漏洞挖掘的准确性。本课题最终实现了一个支持PHP与Lua两种语言且具有一定的自动化漏洞检测能力的概念系统,经实验评估,本课题相比RIPS工具,能够建立更准确的全程序控制流图且具有较低的漏洞检测漏报率。
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