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摘要
空指针解引用是C/C++程序中常见的一类程序错误,它可让攻击者旁路安全机制或窥探操作系统敏感信息,一直是计算机安全领域的重要研究课题之一.目前已有很多(自动)分析工具对其进行检测,然而它们都在源代码层面上进行检测.大量的商业软件不公开源代码,因此基于源代码的工具无法对这类软件中空指针解引用进行检测.此外,一些空指针解引用无法在源代码层面检测,因为这些缺陷由编译选项和编译优化不当引入.因此进行基于二进制的空指针解引用检测非常必要.基于二进制的空指针解引用检测的一个优势是可以包含库函数的代码,而基于源代码的分析通常采用人工构造的库函数摘要,从而影响检测的准确性和召回率.该文首次提出并实现了面向二进制程序的空指针解引用静态检测工具NPtrChecker,直接接受二进制程序进行分析,并给出代码中出现空指针的来源和解引用的位置以及对应的路径条件.在二进制上进行空指针解引用检测的一个重要难点是二进制程序中缺少指针类型、结构体类型等相关数据类型信息.如果缺乏这类信息,会导致分析结果的准确率大大降低.但是从二进制中恢复类型、数据结构本身是非常困难的问题.针对上述问题,我们提出了一种内存模型,区分来自同一数据结构的不同域的引用,实现了针对空指针解引用检测的域敏感指针分析.为了进一步提高分析的准确率,文章在此基础上设计实现了一套基于函数摘要的上下文敏感的数据流分析算法.此外,工具采用最弱前置条件对数据流分析结果进行验证,检查从指针来源到解引用点的路径条件是否可以被满足,以降低误报率.我们应用NPtrChecker分析了SPEC2000中的11个程序,总共报告了37个可疑空指针解引用,通过人工确认,其中22个是真实的程序错误.相对于Saturn报告的92个,仅13个为真;LUKE报告的3个,2个为真,而文中的工具检测出了更多的空指针解引用错误,同时保持了较低的误报率.
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