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基于多目标支配分析和路径动态修剪优化的定向模糊测试技术
1
作者
李泽源
尹中旭
+1 位作者
宗国笑
桑海涯
《计算机应用研究》
CSCD
北大核心
2024年第11期3455-3463,共9页
当前定向模糊测试技术的平均距离模型在多目标测试中缺乏对逐个目标的指向性,在导向同一目标时路径多样化不强,且未根据不同目标的覆盖程度动态调整距离度量,导致多目标测试不均衡和效率降低,难以在结合静态分析告警等多目标环境中开展...
当前定向模糊测试技术的平均距离模型在多目标测试中缺乏对逐个目标的指向性,在导向同一目标时路径多样化不强,且未根据不同目标的覆盖程度动态调整距离度量,导致多目标测试不均衡和效率降低,难以在结合静态分析告警等多目标环境中开展漏洞挖掘。针对以上问题,提出了一种多目标定向探索的模糊测试技术MTDFuzz,识别待遍历多目标的支配节点,利用基于多目标支配分析的测试用例优选,通过支配节点覆盖评分激励机制引导生成能够覆盖支配节点和目标的测试用例,实现在限定关键覆盖要素的前提下,对目标路径的多样化和指向性探索;根据目标的覆盖状态进行路径动态修剪优化,已被充分测试的路径和目标不参与距离信息反馈,通过剪枝和全局支配节点修正动态调整支配节点和目标基本块评分,利用支配节点覆盖度优化种子调度策略,实现对多目标测试资源的有效分配。实验结果表明:与常用的定向模糊测试工具对比,多目标下MTDFuzz的平均漏洞发现时间缩短了57.6%,且在Glibc、FFmpeg等4个开源程序中发现了12个未公开漏洞,显著提高了定向模糊测试的多目标探索能力和漏洞挖掘效率。
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关键词
定向模糊测试
漏洞挖掘
多目标导向
程序分析
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职称材料
基于动态时间切片和高效变异的定向模糊测试
2
作者
钟远鑫
刘嘉勇
贾鹏
《信息网络安全》
CSCD
北大核心
2023年第8期99-108,共10页
定向灰盒模糊测试(Directed Grey Box Fuzzing,DGF)是一种漏洞挖掘领域的新技术,它的最大优势是高效性。DGF已被广泛应用于补丁测试、信息流检测和崩溃复现等领域。然而,现有的DGF技术存在两个问题,第一,传统的DGF没有考虑到长路径种子...
定向灰盒模糊测试(Directed Grey Box Fuzzing,DGF)是一种漏洞挖掘领域的新技术,它的最大优势是高效性。DGF已被广泛应用于补丁测试、信息流检测和崩溃复现等领域。然而,现有的DGF技术存在两个问题,第一,传统的DGF没有考虑到长路径种子也能触发漏洞,并且没有考虑种子的优先级;第二,强随机性的变异会浪费大量资源,从而降低定向模糊测试的效率。文章提出了一种基于动态时间切片和高效变异的定向灰盒模糊测试方法。文章提出了动态时间切片策略,将时间分为3个阶段,包括无差别探索阶段、短路径优先阶段和长路径优先阶段,同时应用了基于种子路径执行频率的模拟退火算法用于能量分配。同时,还使用了ε-贪婪算法来引导变异过程的havoc阶段,以提升变异效率。文章基于这3种策略实现了一个名为DyFuzz的系统并且在8个真实的数据集上与AFLGo进行比较。实验表明,该方法能够有效提高触发漏洞的概率和速度,覆盖更多的边缘和触发更多的崩溃。
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关键词
漏洞挖掘
定向模糊测试
动态时间切片
havoc变异
能量分配
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职称材料
定向灰盒模糊测试技术研究进展
3
作者
徐邑江
高庆
+2 位作者
陈立果
张世琨
吴中海
《计算机学报》
北大核心
2025年第5期1244-1272,共29页
随着软件的复杂性和规模的增加,软件的安全问题日益突出。由于能够自动化生成和优化测试用例,帮助开发者检测和发现软件中的漏洞,模糊测试成为了保证软件安全的一种重要技术。与黑盒和白盒模糊测试技术相比,灰盒模糊测试技术结合了黑盒...
随着软件的复杂性和规模的增加,软件的安全问题日益突出。由于能够自动化生成和优化测试用例,帮助开发者检测和发现软件中的漏洞,模糊测试成为了保证软件安全的一种重要技术。与黑盒和白盒模糊测试技术相比,灰盒模糊测试技术结合了黑盒关注的软件的外部行为和白盒关注的实现细节,能够兼顾潜在安全漏洞检测的能力和效率,成为模糊测试技术领域的研究热点。但是,一般的灰盒模糊测试技术只能用于发现软件中尽可能多的未知漏洞,无法高效适用于日益增长的静态分析报告验证、软件补丁回归测试、崩溃重现等特定目标探索需求场景。2017年提出的定向灰盒模糊测试技术,聚焦于目标代码区域或目标类型漏洞的触发,能够实现有向的探索,受到广泛关注。为此,本文从定向灰盒模糊测试技术的流程出发,围绕测试目标的选取、目标定向的预处理和定向模糊测试的性能优化等3个关键环节,分析定向灰盒模糊测试技术的有效性及其面临的挑战性问题,归纳和总结了国内外的相关研究进展,包括:目标的手动、自动化选取和多目标优化方法,基于距离最小化、输入可达性和序列的代码路径定向引导方法,以及基于全局能量调度、自适应种子突变、多级优先级队列等目标触发性能提升技术;并展望了未来的发展和研究方向。
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关键词
定向
灰盒
模糊
测试
软件安全
漏洞检测
测试
目标选取
目标
定向
模糊
测试
性能优化
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职称材料
有效覆盖引导的定向灰盒模糊测试
被引量:
4
4
作者
杨克
贺也平
+3 位作者
马恒太
蔡春芳
谢异
董柯
《软件学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第11期3967-3982,共16页
定向灰盒模糊测试技术在度量种子对目标执行状态的搜索能力时,除了考虑种子逼近目标代码的程度之外,还需要分析种子对多样化执行状态的发现能力,从而避免陷入局部最优.现有的定向灰盒模糊测试主要根据全程序的覆盖统计来度量种子搜索多...
定向灰盒模糊测试技术在度量种子对目标执行状态的搜索能力时,除了考虑种子逼近目标代码的程度之外,还需要分析种子对多样化执行状态的发现能力,从而避免陷入局部最优.现有的定向灰盒模糊测试主要根据全程序的覆盖统计来度量种子搜索多样化执行路径的能力.然而,目标执行状态仅依赖于部分程序代码.如果带来新覆盖的种子并未探索到目标状态计算所依赖的新执行状态,其不仅不能扩大种子队列对目标执行状态的搜索能力,而且会诱导测试目标无关的代码和功能,阻碍定向测试向目标代码的收敛.为了缓解该问题,从待发现目标执行状态依赖代码的覆盖统计着手,提出了一种有效覆盖引导的定向灰盒模糊测试方法.利用程序切片技术提取影响目标执行状态计算的代码.通过能量调度(即控制种子后代生成数量),提升引发该部分代码控制流新覆盖变化的种子能量,降低其他冗余种子的能量,使定向灰盒模糊测试专注于搜索目标相关的执行状态.在测试集上的实验结果显示,该方法显著提升了目标状态发现效率.
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关键词
定向模糊测试
有效覆盖
冗余种子
能量调度
程序切片
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职称材料
基于LSTM和动态策略的定向灰盒模糊测试技术
被引量:
2
5
作者
李兆基
王田原
+2 位作者
周自强
王尧
陈永乐
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2022年第18期147-153,共7页
定向模糊测试旨在快速生产测试用例,达到给定的程序目标位置区域并发现程序错误。但目前的定向模糊测试工具普遍存在测试效率较低的问题,为此提出了一种基于神经网络的定向灰盒模糊测试方法,通过学习过去的模糊探索输入文件中不同位置...
定向模糊测试旨在快速生产测试用例,达到给定的程序目标位置区域并发现程序错误。但目前的定向模糊测试工具普遍存在测试效率较低的问题,为此提出了一种基于神经网络的定向灰盒模糊测试方法,通过学习过去的模糊探索输入文件中不同位置的变异模式以生成模型来预测当前种子能够产生输入增益的位置,从而指导模糊器进行优化突变。同时为了解决定向灰盒模糊器中探索与开发的权衡问题,引入了一种动态策略在模糊测试过程中自适应协调两个阶段。基于现有的模糊测试框架AFL实现了一个原型系统,命名为DYNFuzz,并在3个基准上对其进行了测试和评估,实验结果表明,DYNFuzz具有比其他模糊器更高的定向性能和测试效率,并且不会陷入由探索开发不平衡导致的局部困境。
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关键词
定向模糊测试
神经网络
优化突变
动态策略
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职称材料
针对缺陷根源定位的测试用例生成技术
6
作者
杜昊
王允超
+1 位作者
燕宸毓
李星玮
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2023年第7期10-17,共8页
缺陷根源定位是软件调试的重要阶段,基于频谱的缺陷根源定位方法是软件自动化调试研究中的热点问题,但其定位效果很大程度上取决于测试用例的质量。不同类型软件的测试输入通用性差,随机生成的测试输入则存在过拟合或混杂项过多的问题,...
缺陷根源定位是软件调试的重要阶段,基于频谱的缺陷根源定位方法是软件自动化调试研究中的热点问题,但其定位效果很大程度上取决于测试用例的质量。不同类型软件的测试输入通用性差,随机生成的测试输入则存在过拟合或混杂项过多的问题,导致分析结果误差较大,致使目前该类技术的应用场景有限。针对测试用例生成问题,提出了基于崩溃路径的分阶段探索方法Dgenerate,并实现原型工具Dloc。首先利用二进制插桩手段在程序执行输入阶段于基本块中插桩路径信息,根据此信息将原始测试输入划分为普通型和引导型;然后利用动态能量调度算法探索崩溃相关路径生成高质量的测试用例;最后在原始程序中执行测试用例并追踪执行时信息,通过统计分析的方法有效地定位到程序缺陷根源的位置。文中选取了6个不同类型软件中的15个真实CVE漏洞进行实验,结果显示Dloc生成的测试用例与已有技术相比可以将定位效率平均提升75%,并且Dloc能够以87%的准确性在评分前五的位置中输出缺陷根源相关代码片段,验证了所提方法系统的可行性和实用性。
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关键词
根源定位
测试
用例
程序频谱
统计分析
定向模糊测试
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职称材料
题名
基于多目标支配分析和路径动态修剪优化的定向模糊测试技术
1
作者
李泽源
尹中旭
宗国笑
桑海涯
机构
信息工程大学网络空间安全学院
出处
《计算机应用研究》
CSCD
北大核心
2024年第11期3455-3463,共9页
基金
河南省重点研发资助项目(2211112103007)。
文摘
当前定向模糊测试技术的平均距离模型在多目标测试中缺乏对逐个目标的指向性,在导向同一目标时路径多样化不强,且未根据不同目标的覆盖程度动态调整距离度量,导致多目标测试不均衡和效率降低,难以在结合静态分析告警等多目标环境中开展漏洞挖掘。针对以上问题,提出了一种多目标定向探索的模糊测试技术MTDFuzz,识别待遍历多目标的支配节点,利用基于多目标支配分析的测试用例优选,通过支配节点覆盖评分激励机制引导生成能够覆盖支配节点和目标的测试用例,实现在限定关键覆盖要素的前提下,对目标路径的多样化和指向性探索;根据目标的覆盖状态进行路径动态修剪优化,已被充分测试的路径和目标不参与距离信息反馈,通过剪枝和全局支配节点修正动态调整支配节点和目标基本块评分,利用支配节点覆盖度优化种子调度策略,实现对多目标测试资源的有效分配。实验结果表明:与常用的定向模糊测试工具对比,多目标下MTDFuzz的平均漏洞发现时间缩短了57.6%,且在Glibc、FFmpeg等4个开源程序中发现了12个未公开漏洞,显著提高了定向模糊测试的多目标探索能力和漏洞挖掘效率。
关键词
定向模糊测试
漏洞挖掘
多目标导向
程序分析
Keywords
directed fuzzing
vulnerability mining
multi-objective orientation
program analysis
分类号
TP311 [自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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职称材料
题名
基于动态时间切片和高效变异的定向模糊测试
2
作者
钟远鑫
刘嘉勇
贾鹏
机构
四川大学网络空间安全学院
出处
《信息网络安全》
CSCD
北大核心
2023年第8期99-108,共10页
基金
国家自然科学基金[61902265]。
文摘
定向灰盒模糊测试(Directed Grey Box Fuzzing,DGF)是一种漏洞挖掘领域的新技术,它的最大优势是高效性。DGF已被广泛应用于补丁测试、信息流检测和崩溃复现等领域。然而,现有的DGF技术存在两个问题,第一,传统的DGF没有考虑到长路径种子也能触发漏洞,并且没有考虑种子的优先级;第二,强随机性的变异会浪费大量资源,从而降低定向模糊测试的效率。文章提出了一种基于动态时间切片和高效变异的定向灰盒模糊测试方法。文章提出了动态时间切片策略,将时间分为3个阶段,包括无差别探索阶段、短路径优先阶段和长路径优先阶段,同时应用了基于种子路径执行频率的模拟退火算法用于能量分配。同时,还使用了ε-贪婪算法来引导变异过程的havoc阶段,以提升变异效率。文章基于这3种策略实现了一个名为DyFuzz的系统并且在8个真实的数据集上与AFLGo进行比较。实验表明,该方法能够有效提高触发漏洞的概率和速度,覆盖更多的边缘和触发更多的崩溃。
关键词
漏洞挖掘
定向模糊测试
动态时间切片
havoc变异
能量分配
Keywords
vulnerability mining
directed fuzzing
dynamic time slicing
havoc mutation
energy distribution
分类号
TP309 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
定向灰盒模糊测试技术研究进展
3
作者
徐邑江
高庆
陈立果
张世琨
吴中海
机构
北京大学软件与微电子学院
北京大学软件工程国家工程研究中心
高可信软件技术教育部重点实验室(北京大学)
出处
《计算机学报》
北大核心
2025年第5期1244-1272,共29页
基金
国家重点研发计划(2021YFB3101802)资助。
文摘
随着软件的复杂性和规模的增加,软件的安全问题日益突出。由于能够自动化生成和优化测试用例,帮助开发者检测和发现软件中的漏洞,模糊测试成为了保证软件安全的一种重要技术。与黑盒和白盒模糊测试技术相比,灰盒模糊测试技术结合了黑盒关注的软件的外部行为和白盒关注的实现细节,能够兼顾潜在安全漏洞检测的能力和效率,成为模糊测试技术领域的研究热点。但是,一般的灰盒模糊测试技术只能用于发现软件中尽可能多的未知漏洞,无法高效适用于日益增长的静态分析报告验证、软件补丁回归测试、崩溃重现等特定目标探索需求场景。2017年提出的定向灰盒模糊测试技术,聚焦于目标代码区域或目标类型漏洞的触发,能够实现有向的探索,受到广泛关注。为此,本文从定向灰盒模糊测试技术的流程出发,围绕测试目标的选取、目标定向的预处理和定向模糊测试的性能优化等3个关键环节,分析定向灰盒模糊测试技术的有效性及其面临的挑战性问题,归纳和总结了国内外的相关研究进展,包括:目标的手动、自动化选取和多目标优化方法,基于距离最小化、输入可达性和序列的代码路径定向引导方法,以及基于全局能量调度、自适应种子突变、多级优先级队列等目标触发性能提升技术;并展望了未来的发展和研究方向。
关键词
定向
灰盒
模糊
测试
软件安全
漏洞检测
测试
目标选取
目标
定向
模糊
测试
性能优化
Keywords
directed grey-box fuzzing
software security
vulnerability detection
selection of testing targets
target orientation
fuzz testing performance optimization
分类号
TP309 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
有效覆盖引导的定向灰盒模糊测试
被引量:
4
4
作者
杨克
贺也平
马恒太
蔡春芳
谢异
董柯
机构
基础软件国家工程研究中心(中国科学院软件研究所)
中国科学院大学
计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所)
出处
《软件学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第11期3967-3982,共16页
基金
中国科学院战略性先导科技专项(XDA-Y01-01,XDC02010600)。
文摘
定向灰盒模糊测试技术在度量种子对目标执行状态的搜索能力时,除了考虑种子逼近目标代码的程度之外,还需要分析种子对多样化执行状态的发现能力,从而避免陷入局部最优.现有的定向灰盒模糊测试主要根据全程序的覆盖统计来度量种子搜索多样化执行路径的能力.然而,目标执行状态仅依赖于部分程序代码.如果带来新覆盖的种子并未探索到目标状态计算所依赖的新执行状态,其不仅不能扩大种子队列对目标执行状态的搜索能力,而且会诱导测试目标无关的代码和功能,阻碍定向测试向目标代码的收敛.为了缓解该问题,从待发现目标执行状态依赖代码的覆盖统计着手,提出了一种有效覆盖引导的定向灰盒模糊测试方法.利用程序切片技术提取影响目标执行状态计算的代码.通过能量调度(即控制种子后代生成数量),提升引发该部分代码控制流新覆盖变化的种子能量,降低其他冗余种子的能量,使定向灰盒模糊测试专注于搜索目标相关的执行状态.在测试集上的实验结果显示,该方法显著提升了目标状态发现效率.
关键词
定向模糊测试
有效覆盖
冗余种子
能量调度
程序切片
Keywords
directed fuzzing
valid coverage
redundant seed
power schedule
program slicing
分类号
TP311 [自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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职称材料
题名
基于LSTM和动态策略的定向灰盒模糊测试技术
被引量:
2
5
作者
李兆基
王田原
周自强
王尧
陈永乐
机构
太原理工大学信息与计算机学院
国网山西省电力公司电力科学研究院电网技术中心
出处
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2022年第18期147-153,共7页
基金
山西省重点研发计划(201903D121121)。
文摘
定向模糊测试旨在快速生产测试用例,达到给定的程序目标位置区域并发现程序错误。但目前的定向模糊测试工具普遍存在测试效率较低的问题,为此提出了一种基于神经网络的定向灰盒模糊测试方法,通过学习过去的模糊探索输入文件中不同位置的变异模式以生成模型来预测当前种子能够产生输入增益的位置,从而指导模糊器进行优化突变。同时为了解决定向灰盒模糊器中探索与开发的权衡问题,引入了一种动态策略在模糊测试过程中自适应协调两个阶段。基于现有的模糊测试框架AFL实现了一个原型系统,命名为DYNFuzz,并在3个基准上对其进行了测试和评估,实验结果表明,DYNFuzz具有比其他模糊器更高的定向性能和测试效率,并且不会陷入由探索开发不平衡导致的局部困境。
关键词
定向模糊测试
神经网络
优化突变
动态策略
Keywords
directed fuzzing
neural network
optimize mutations
dynamic strategy
分类号
TP393.08 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
针对缺陷根源定位的测试用例生成技术
6
作者
杜昊
王允超
燕宸毓
李星玮
机构
信息工程大学数学工程与先进计算国家重点实验室
出处
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2023年第7期10-17,共8页
基金
国家重点研发计划(2019QY0501)。
文摘
缺陷根源定位是软件调试的重要阶段,基于频谱的缺陷根源定位方法是软件自动化调试研究中的热点问题,但其定位效果很大程度上取决于测试用例的质量。不同类型软件的测试输入通用性差,随机生成的测试输入则存在过拟合或混杂项过多的问题,导致分析结果误差较大,致使目前该类技术的应用场景有限。针对测试用例生成问题,提出了基于崩溃路径的分阶段探索方法Dgenerate,并实现原型工具Dloc。首先利用二进制插桩手段在程序执行输入阶段于基本块中插桩路径信息,根据此信息将原始测试输入划分为普通型和引导型;然后利用动态能量调度算法探索崩溃相关路径生成高质量的测试用例;最后在原始程序中执行测试用例并追踪执行时信息,通过统计分析的方法有效地定位到程序缺陷根源的位置。文中选取了6个不同类型软件中的15个真实CVE漏洞进行实验,结果显示Dloc生成的测试用例与已有技术相比可以将定位效率平均提升75%,并且Dloc能够以87%的准确性在评分前五的位置中输出缺陷根源相关代码片段,验证了所提方法系统的可行性和实用性。
关键词
根源定位
测试
用例
程序频谱
统计分析
定向模糊测试
Keywords
Root cause location
Test case
Program spectrum
Statistical analysis
Directed greybox fuzzing
分类号
TP311 [自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于多目标支配分析和路径动态修剪优化的定向模糊测试技术
李泽源
尹中旭
宗国笑
桑海涯
《计算机应用研究》
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
基于动态时间切片和高效变异的定向模糊测试
钟远鑫
刘嘉勇
贾鹏
《信息网络安全》
CSCD
北大核心
2023
0
在线阅读
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职称材料
3
定向灰盒模糊测试技术研究进展
徐邑江
高庆
陈立果
张世琨
吴中海
《计算机学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
4
有效覆盖引导的定向灰盒模糊测试
杨克
贺也平
马恒太
蔡春芳
谢异
董柯
《软件学报》
EI
CSCD
北大核心
2022
4
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职称材料
5
基于LSTM和动态策略的定向灰盒模糊测试技术
李兆基
王田原
周自强
王尧
陈永乐
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2022
2
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职称材料
6
针对缺陷根源定位的测试用例生成技术
杜昊
王允超
燕宸毓
李星玮
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
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