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　　1 概述

　　隨著信息技術的廣泛應用，軟件安全漏洞所造成的危害正日益嚴重。軟件安全漏洞發掘作為一種預先發現軟件潛在安全漏洞、保證信息安全的重要技術，也越來越受到人們的重視。目前國內外常用的漏洞自動發掘技術主要有手工分析、模糊(fuzzing)技術、補丁比較、源碼自動分析和動態調試等。

　　軟件安全漏洞發掘技術大致分為基于源代碼的漏洞發掘技術和基于可執行文件的漏洞發掘技術。然而現在大多數軟件都不是開源的，如各種商業軟件和操作系統軟件等，因此，針對可執行文件的漏洞發掘技術顯得尤為重要。

　　fuzzing 測試是通過提供非正常的輸入并監測系統異常發現軟件安全漏洞的自動化方法。它的基本原理是將利用正確數據隨機修改得到的畸形數據注入應用程序中，觀察運行結果(程序崩潰或者異常中斷)，通過程序運行的錯誤來挖掘軟件的脆弱點。fuzzing 測試的思想比較直觀，便于實現自動化。利用這種方法進行漏洞發掘，發現漏洞到定位漏洞比較容易，并且不存在誤報，但卻能揭示出程序中的重要漏洞，目前正廣泛應用于各類軟件漏洞的發掘，在近幾年的漏洞挖掘實踐過程中取得了很好的效果。

　　雖然經過多年的發展fuzzing 技術已經取得長足的進步，但是仍然存在較多的不足，主要體現在以下4 個方面：

　　(1)測試數據生成有一定程度的盲目性，不能進行有針對性的測試，因此數據變化空間難以控制。(2)代碼覆蓋問題，通常生成的大量測試用例分布在某些特定的分支和狀態上，而一些特殊的分支或者狀態得不到覆蓋，因此代碼的測試完整性不足。(3)生成用例難以通過軟件的正確性和一致性檢測，造成生成大量無效測試用例，或需要人工對復雜的文件格式進行分析，測試效率低下。(4)難以發現需要幾個輸入同時起作用才能引發的異常或多階段綜合條件觸發的復雜漏洞。本文在結合了靜態分析和動態分析技術的基礎上，提出一種基于動態輸入路徑追蹤的fuzzing 技術進行軟件安全漏洞發掘的新思路，較好地解決了上述問題。

　　2 總體框架與關鍵技術

　　2.1 基本框架

　　基于動態輸入跟蹤的fuzzing 技術的基本原理為：將待測軟件的可執行代碼反匯編為匯編代碼，通過靜態分析匯編代碼，確定函數塊及其調用關系，并查找代碼分支選擇信息以供生成測試用例，動態跟蹤輸入數據的流向以確定錯誤注入點，將測試用例注入后若無異常發生則恢復注入前的進程快照重新進行fuzzing。

　　2.2 基于反匯編的輸入路徑追蹤技術

　　軟件從外部接收的輸入數據由于可被用戶控制，因而是引發各類軟件漏洞的根源。輸入點是指用戶提供的數據提交給程序的地方，它位于軟件與用戶交界處，是軟件中漏洞產生的發源地，因此需要觀測目標軟件的輸入點，以便動態跟蹤輸入數據在程序中的流向和使用。采用輸入追蹤法，首先需要確定代碼的輸入點。利用反匯編工具反匯編目標程序的二進制代碼，分析得到的匯編代碼以確定程序的函數塊及其內部的基本塊。查找所有可能接受外部輸入的庫函數調用，確定為可能的輸入點。例如WSARecvFrom()的調用將會接收網絡報文，并把數據放入緩存區。接著，利用動態調試工具監測輸入點函數的調用，并在其被調用時觀察其調用結果，若經比較發現來自外部輸入，則記錄此輸入數據的存放緩沖區并設置內存中斷，當有指令讀寫該內存時即發生中斷，記錄所有讀寫此緩存區的函數指令并標記為錯誤注入點，記錄每個輸入數據執行的代碼路徑。通過對動態執行中輸入數據的實時跟蹤，可以監測到函數具體調用的是輸入數據的哪些部分，也就可以對測試數據的相應部分進行有針對性的fuzzing，從而避免了測試數據變化空間巨大的問題，而且由于是從內部直接對相關函數進行測試，因此有助于發掘多重輸入向量或多階段綜合條件觸發的復雜漏洞。