模糊测试技术综述 - 任泽众, 郑晗, 张嘉元, 王文杰, 冯涛, 王鹤, 张玉清.pdf
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计 算 机 研 究 与 发 展
DOI
:
１０．７５４４∕issn１０００Ｇ１２３９．２０２１．２０２０１０１８
JournalofCom
p
uterResearchandDevelo
p
ment ５８
(
５
):
９４４ ９６３
,
２０２１
收稿日期
:
２０２０
－
１２
－
１４
;
修回日期
:
２０２１
－
０３
－
０４
基金项目
:
国家重点研发计划 项 目
(
２０１８YFB０８０４７０１
);
国 家自 然 科学 基 金项 目
(
U１８３６２１０
,
６１７６２０６０
);
甘 肃 省 科 技 厅 重 点 研 发 计 划 项 目
(
２０YF３GA０１６
)
Thisworkwassu
pp
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y
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y
ResearchandDevelo
p
mentPro
g
ram ofChina
(
２０１８YFB０８０４７０１
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(
U１８３６２１０
,
６１７６２０６０
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y
ResearchandDevelo
p
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g
ramoftheScienceand
Technolo
gy
De
p
artmentofGansuProvinceofChina
(
２０YF３GA０１６
)
．
模糊测试技术综述
任 泽 众
１
郑
晗
１
张 嘉 元
２
王 文 杰
１
冯
涛
２
王
鹤
３
张 玉 清
１
,
３
,
４
１
(
中国科学院大学国家计算机网络入侵防范中心
北京
１０１４０８
)
２
(
兰州理工大学计算机与通信学院
兰州
７３００５０
)
３
(
西安电子科技大学网络与信息安全学院
西安
７１００７１
)
４
(
海南大学计算机与网络空间安全学院
海口
５７０２２８
)
(
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,
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７３００５０
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３
(
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f
C
y
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,
XidianUniversit
y
,
Xian
７１００７１
)
４
(
Schoolo
f
Com
p
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y
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p
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y
,
HainanUniversit
y
,
Haikou
５７０２２８
)
Abstract Fuzzin
g
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y
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,
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,
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Ke
y
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;
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gp
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;
IoTsecurit
y
;
kernelsecurit
y
;
machinelearnin
g
摘
要
模糊测试是一种安全测试技术
,
主要用于检测安全漏洞
,
近几年模糊测试技术经历了快速发展
,
因此有必要对 相 关 成 果 进 行 总 结 和 分 析
．
通 过 搜 集 和 分 析 网 络 与 系 统 安 全 国 际 四 大 顶 级 安 全 会 议
(
IEEES&P
,
USENIXSecurit
y
,
CCS
,
NDSS
)
中相 关 的文 章
,
总结 出 模糊 测 试的 基 本工 作 流程
,
包括
:
预处理
、
输入数据构造
、
输入选择
、
评估
、
结果分析这
５
个环节
,
针对每个环节中面临的任务以及挑战
,
结
合相应的研究成果进行分 析和 总 结
,
其中 重 点分 析 以
AmericanFuzz
y
Lo
p
工具 及 其 改 进 成 果 为 代 表
的
,
基于覆盖率引导的模糊测试方法
．
模糊测试技术在不同领域中使用时
,
面对着巨大的差异性
,
通过对
相应文献进行整理和分析
,
总结出特定领域中使用模糊测试的独特需求以及相应的解决方法
,
重点关注
物联网领域
,
以及内核安全领域
．
近些年反模糊 测试技 术以及 机器学 习技术 的进步
,
给模糊 测技术 的发
展带来了挑战和机遇
,
这些机遇和挑战为下一步的研究提供了方向参考
．
关键词
模糊测试
;
基本工作流程
;
物联网安全
;
内核安全
;
机器学习
中图法 分类号
TP３１９
“
常用 系 统中 可 能会 潜 伏着 严 重的 漏 洞
．
”
[
１
]
这
一论述源自于模糊 测 试首 次 面世 的 论文 中
,
它揭 示
了一个事实
,
隐藏的漏洞无处不在
．
漏洞可以引发严
重的危害
,
２０１１
年 披 露 的震 网
[
２
]
蠕 虫 病 毒
,
利 用 软
件漏洞损坏了伊朗核 设施 的 离心 机
．２０１７
年发 生 的
WannaCr
y
勒索攻击
[
３
]
,
通过 利用漏 洞
,
恶意加 密了
超过
１５０
个国家的至少
２３
万台计算机中的文件
,
并
以此进行勒索
．２０１９
年波音
７３７MAX
客机控制系统
的漏洞被发现
[
４
]
,
在此之前
,
已经造成了
２
起坠机事
件
,
导致
３４６
人死亡
,
这些事件凸显着漏洞检测技术
的重要性
．
模糊测试 是漏洞 检测技 术的一 种
,
通过使 用针
对目标程序生成的 随 机字 符 流
,
对目 标 程序 进 行多
次测试
,
以检测可能存在的漏洞
[
１
]
．
目前模糊测试已经成为漏洞检测的一种重要方
法
,
在
２０１９
年
Goo
g
lePro
j
ectZero
[
５
]
的 报 告 中
,
通
过模糊测试发现的漏洞数目
,
比例高达
３７％．
在安全
界中
,
对于模糊测试 技术 的 研究 工 作自 始 至终 从 未
停止
．
模糊测试 相关的 研究工 作
,
一方面 集中在 提升
模糊测试的漏洞检 测 能力
,
另一 方 面集 中 在拓 宽 模
糊测试的应用范围
．
为了提升模糊测试的检测能 力
,
业界引入了诸如符 号 执行
、
污点 分 析等 程 序分 析 技
术
,
提升了模糊测试在覆盖率等评估指标上的表现
,
进而 获 得 了 更 好 的 漏 洞 检 测 效 果
．Zhan
g
等 人
[
６
]
以
及
Wan
g
等人
[
７
]
对该方向的定向检测部分进行了很
好的总结
．
为了拓宽模糊测试的应用范围
,
模糊测试
目前已被应用到了诸如物联网
、
内核安全等领域中
,
并为满足相应应用 领 域的 特 殊要 求
,
诞生 了 不同 的
研究成果
,
具体将在第
５
节介绍
．
目前
,
已 有 综 述 文 章
[
８Ｇ１２
]
对 模 糊 测 试 做 了 归 纳
和整理
,
但自
２０１８
年起
,
模糊测 试技术 开始快 速发
展
,
有必要重新梳理和总结该领域的研究工作
．
通过检索
２０１０
—
２０２０
年 的 网 络 与 系 统 安 全 国
际四 大 顶 级 会 议
(
IEEE S&P
,
USENIX Securit
y
,
CCS
,
NDSS
),
在图
１
中展示了模糊测试相关研究工
作数量的逐 年 变 化
．
可 以 看 到
,
２０１８
年 以 后 的 成 果
数量在急速地增加
,
因此基于这些文献
,
分析与归纳
模糊测试的研究现状与方向有重要现实意义
．
Fi
g
．１ Thenumberof
p
a
p
ersrelatedtofuzzin
g
p
ublishedatfamoussecurit
y
international
conferencesinthe
p
astten
y
ears
图
１ １０
年内在国际著名安全会议上发表的
与
fuzzin
g
相关的论文数量
我们的主要贡献有
４
个方面
:
１
)
分析回顾了模糊测试的发展历史
,
选取模糊
测试研究的重 要 时 间 节 点
．
这 些 时 间 节 点 中 即 包 含
模糊测试发展史上 开 创性 的 工作
,
比如 首 次将 模 糊
测试思想应用到不 同 领域 中
,
也包 含 了诸 多 意义 重
大的 研 究 成 果
,
比 如
AFL
(
Americanfuzz
y
lo
p
)
[
１３
]
的诞生
．
２
)
目前一些 综 述 文 章 提 出 了 模 糊 测 试 的 工 作
流程
,
但是并 没有 以 此 作 为 文 章 的 脉 络 结 构
,
读 者
５４９
任泽众等
:
模糊测试技术综述
of 20
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