将网络协议实现提升为精确格式规范及其安全应用
密码学与安全
2023-05-22 v1 编程语言
摘要
推断协议格式对许多安全应用至关重要。然而，现有格式推断技术常遗漏许多格式，因为几乎全部都采用动态分析方式，并依赖有限数量的网络包驱动分析。若某特征未出现在输入包中，所得格式便会遗漏该特征。我们开发了一种用于格式推断的新型静态程序分析。众所周知，静态分析不依赖任何输入包，且可通过扫描每一段代码实现高覆盖率。然而，为兼顾效率与精度，我们必须应对路径爆炸与无序路径约束两个挑战。为此，我们的方法使用抽象解释生成一种称为抽象格式图的新数据结构。它将精确但代价高昂的操作限定于仅小部分区域，从而同时保证精度与效率。我们推断的格式具有高覆盖率，并精确指定了字段边界及包字段间的语义约束。评估表明，我们可在一分钟内以 >95% 的精确率与召回率为一协议推断格式，远优于四种基线技术。我们推断的格式可大幅增强现有协议模糊测试器，将覆盖率提升 20% 至 260%，并发现 53 个零日漏洞（已分配 47 个 CVE）。我们还提供了在其他安全应用中采用所推断格式的案例研究，包括流量审计与入侵检测。
引用
@article{arxiv.2305.11781,
title = {Lifting Network Protocol Implementation to Precise Format Specification with Security Applications},
author = {Qingkai Shi and Junyang Shao and Yapeng Ye and Mingwei Zheng and Xiangyu Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.11781},
year = {2023}
}