基于自动机的安全漏洞分析器的设计与实现

论文摘要

本文针对一个C/C++程序静态安全检查工具，设计并实现了基于自动机的安全检查机制，该机制可以使工具的使用者在外部自定义安全规则，动态地解析安全规则来检查源代码中存在的安全漏洞。论文中首先阐述了与安全漏洞相关的基础理论，在此基础上，讨论了基于自动机的安全检查机制并针对安全检查机制设计了以模式和语义结构为主的自动机描述语言文法。为了提高分析的准确性，设计并实现了模式匹配、指针语义、跨过程分析机制。模式匹配采用了抽象语法树同构判断算法；指针语义则是通过语义约束来确定程序唯一语义以达到检查安全漏洞的目的；跨过程分析采用基于总结的上下文敏感分析方法。最后，通过实例验证了基于自动机的安全检查机制可以有效检查出源代码中的安全漏洞。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 C/C++程序安全
• 1.1.2 软件安全的相关检查方法
• 1.2 项目概述
• 1.2.1 项目总体设计
• 1.2.2 自动机检查模块
• 1.3 本文工作及内容组织
• 1.3.1 本文的工作
• 1.3.2 本文的内容组织
• 第二章 相关技术和整体设计
• 2.1 相关技术与工具
• 2.1.1 ANTLR
• 2.1.2 符号表
• 2.1.3 抽象语法树
• 2.1.4 抽象语法树的遍历
• 2.1.5 控制流图
• 2.1.6 别名分析
• 2.2 自动机检查机制
• 2.2.1 自动机检查机制整体框架
• 2.2.2 自动机相关概念
• 第三章 自动机描述语言的文法的设计与实现
• 3.1 已有检查工具的原理
• 3.2 自动机文法框架
• 3.3 自动机模式文法
• 3.4 自动机语义文法
• 3.4.1 指针语义文法
• 3.4.2 指针语义的设计
• 3.5 自动机数据结构
• 3.5.1 自动机状态
• 3.5.2 自动机模式
• 3.5.3 自动机安全规则
• 3.5.4 程序状态管理
• 3.5.5 自动机语义值
• 3.6 本章小结
• 第四章 自动机安全检查的设计与实现
• 4.1 自动机安全检查引擎
• 4.2 自动机的状态控制器
• 4.3 模式匹配算法
• 4.3.1 模式和源代码的抽象语法树
• 4.3.2 模式匹配算法框架
• 4.3.3 表达式结构的匹配算法
• 4.4 自动机的语义分析器
• 4.4.1 语义分析器的基本框架
• 4.4.2 语义分析算法
• 4.5 基于自动机的跨过程分析
• 4.5.1 跨过程分析的总体流程
• 4.5.2 跨过程分析算法
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于自动机安全检查的实例分析
• 5.1 认证不充分的检查
• 5.2 下标边界检查
• 5.3 内存资源泄漏的检查
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献