多源反編譯關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著嵌入式設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，傳統(tǒng)平臺上的各種軟件漏洞和基于漏洞的惡意攻擊行為正在向嵌入式領(lǐng)域蔓延。反編譯作為軟件逆向分析工作的基礎(chǔ)性工程，已經(jīng)在通用平臺的軟件漏洞挖掘及惡意行為分析中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，而嵌入式平臺由于其硬件架構(gòu)差異巨大、系統(tǒng)軟件靈活多變，面向嵌入式領(lǐng)域的軟件逆向解析及安全性分析工作面臨嚴峻挑戰(zhàn)。研究一種適用于各種硬件架構(gòu)及系統(tǒng)平臺的多源反編譯系統(tǒng)，將有效提高嵌入式領(lǐng)域軟件逆向分析工作的能力。為了達到上述目的，本文針對目

2、前多源反編譯中存在的關(guān)鍵問題進行了深入的研究，主要貢獻與創(chuàng)新如下：
　　1.改變了面向嵌入式平臺自獨立的逆向分析模式，提出了支持動靜態(tài)信息交互的多源反編譯框架。依據(jù)不同硬件平臺及系統(tǒng)平臺的相關(guān)性特征，將反匯編、代碼變換、控制流分析、數(shù)據(jù)流分析等技術(shù)整合，使靜態(tài)多源反編譯的流程更加簡潔、清晰、易擴展；基于跨平臺的動態(tài)執(zhí)行引擎及中間代碼的插樁擴展，設(shè)計了平臺無關(guān)的動態(tài)信息提取框架，并在此基礎(chǔ)上提供動靜態(tài)信息交互機制，為不同處理器平臺下

3、動態(tài)和靜態(tài)分析結(jié)果的相互修正與融合提供支持。
　　2.提出了平臺相關(guān)性透明化處理技術(shù)，實現(xiàn)對不同硬件平臺及系統(tǒng)開發(fā)平臺差異性的屏蔽。針對硬件平臺的相關(guān)性處理，設(shè)計了指令集相關(guān)性E-R模型及指令匹配與翻譯算法，定義了BRIL中間語言的語法及語義，提供了基于BRIL語義字典和VEX庫的語義提升方法，實現(xiàn)了由匯編語言代碼到 BRIL代碼的快速轉(zhuǎn)換。針對系統(tǒng)開發(fā)平臺相關(guān)性處理，通過定義 XSD描述約束，給出了描述文件的結(jié)構(gòu)及描述內(nèi)容，設(shè)計

4、了調(diào)用約定、庫函數(shù)特征的描述約束概念圖，為函數(shù)恢復(fù)及庫函數(shù)識別提供支持。經(jīng)平臺相關(guān)性的透明化處理，目標代碼被轉(zhuǎn)化和映射為統(tǒng)一的中間語言代碼及平臺屬性描述文件，為后續(xù)歸一化靜態(tài)分析奠定了基礎(chǔ)。
　　3.提出了平臺無關(guān)的動態(tài)信息提取技術(shù)，實現(xiàn)了不依賴實際硬件或仿真環(huán)境的運行時信息提取?；诳缙脚_的動態(tài)執(zhí)行引擎，將提取的動態(tài)信息劃分為抽象狀態(tài)和系統(tǒng)視圖兩類。針對抽象狀態(tài)提取，提出了基于中間代碼的統(tǒng)一動態(tài)插樁方法，設(shè)計了基于擴展中間語言

5、BRIL#的多粒度動態(tài)插樁接口。針對系統(tǒng)視圖，設(shè)計了系統(tǒng)屬性描述約束概念圖，定義了系統(tǒng)語義自省機制，設(shè)計了系統(tǒng)視圖的提取算法，并通過制定更新策略實現(xiàn)了動態(tài)執(zhí)行過程中系統(tǒng)語義視圖的實時更新。不同粒度下抽象狀態(tài)和系統(tǒng)視圖提取的測試結(jié)果表明，本文采用的方法與同類工具相比具有一定的優(yōu)勢，能完成帶有隱藏進程的進程級語義視圖的準確提取。
　　4.提出了多維圖譜的自定義抽取技術(shù)，實現(xiàn)了目標代碼程序結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流的多視角可視化。多維圖譜的自定義抽取

6、基于統(tǒng)一的BRI L中間語言代碼以及多維圖譜描述文件，改進了控制流和存儲變量抽取算法，按照語句級、基本塊級、結(jié)構(gòu)級和過程級等多重粒度構(gòu)件了算法庫，實現(xiàn)了多維度抽象圖譜的快速生成；采用圖形描述語言DOT，設(shè)計基于抽象圖的DOT轉(zhuǎn)換接口，實現(xiàn)了多維抽象圖譜向DOT圖形描述語言的快速轉(zhuǎn)換，完成了多維圖譜的可視化，為更深入地分析代碼漏洞及惡意行為等提供支持。通過實例測試，多維圖譜的自定義抽取技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)5個維度的分析結(jié)果可視化，有效提高了代碼的

7、可讀性。
　　5.提出了動靜態(tài)分析交互控制技術(shù)，實現(xiàn)了代碼分析過程中的動靜態(tài)信息之間相互補充與驗證、分析流程指導(dǎo)及修正。按照動靜態(tài)分析交互的不同方式，分別制定了由靜至動STD、由動至靜DTS、動靜同時SDM三種信息交互機制，給出了基于異常結(jié)點的動態(tài)輸入生成方法，并通過設(shè)計動態(tài)路徑提取插件，實現(xiàn)了不同信息交互機制下的動靜分析結(jié)果的相互修正，為提高反編譯結(jié)果的精確性、發(fā)現(xiàn)隱藏代碼、有效挖掘漏洞等逆向分析工作提供有力的支持。