空指针引用故障模型与测试方法研究

空指针态引用故障在使用指针的程序中是普遍存在的,采用动态测试方法进行测试难以准确定位故障源。而现有的静态分析方法主要存在漏报和误报过多的情况。针对这些问题,提出了一种基于指针映射关系分析的测试方法,给出了面向故障的指针映射集的构造规则,以此为基础建立了故障模型。通过指针映射集和故障模型,可以自动检测空指针引用内存故障,提高了测试效率。在分析过程中,还综合应用了控制流图和路径条件,提高了测试结果的精度。

基于区域内存模型的空指针引用缺陷检测

为了实现对C程序中空指针引用的充分检测,本文提出了一种基于区域内存模型的空指针引用缺陷检测方法.首先,提出了基于区域的符号化三值逻辑(Region-based Symbolic Three-Valued Logic,RSTVL),RSTVL能够描述C程序运行时内存中数据结构的形态信息与变量的存储状态,以及可寻址表达式间的各种关系;其次,给出了基于抽象语法树与函数摘要识别被引用指针方法;最后,结合基于RSTVL的数据流分析结果,将对被引用指针的检测转换为对相应区域的检测,给出了空指针引用缺陷检测的方法,通过函数摘要实现过程间的空指针引用缺陷检测.对比实验结果表明,本文方法在保证一定检测准确率的前提下,能够极大的减少空指针引用缺陷的漏报.

基于传播引擎的指针引用错误检测

指针在C程序中应用广泛,指针引用错误多发且危害严重.目前代表性的检测工具由于使用方便性和检测精度不足以及难以处理大规模程序等原因,并不能满足实用需求.文中提出一种新型的错误检测方法,该方法基于域敏感、流敏感和上下文敏感的传播引擎,通过定义错误属性格、在源程序中对错误属性格值进行计算和传播来完成错误检测.在开放源码编译器Open64中实现了其原型系统Propagator.以空指针引用错误检测为实例研究内容,使用Apache、OpenSSH、gzip等应用领域广泛的典型应用为实验用例.与Saturn、Splint和Clang-SA进行对比,Propagator的平均检测时间仅为12s,误报率平均仅为13%,远低于对比工具,且没有发现漏报已知错误.上述结果表明,Propagator既提高了检测精度又保证了可扩展性,具有很好的实用前景.

基于有限状态机的指针解引用静态检测方法

为了产生高质量和高可靠性代码,提出一种指针解引用静态检测方法,该方法给出了指针状态转换的有限状态机定义。通过对源代码进行语义分析,得到指针指向信息,建立指针与内存单元之间的映射关系,并根据有限状态机中的指针状态判断指针解引用是否合法。本方法不仅记录了变量的作用域和指针集,还分析了指针的确定指向和可能指向,并对部分控制块采取延迟写入指向的方法,提高了指针解引用分析的精度,同时还可以检测内存释放异常的问题。实验结果表明该方法能有效检测非法指针解引用和内存释放异常。

基于指针时空分析的软件异常可利用性判定

软件异常的可利用性是评估漏洞威胁等级的重要指标。针对目前二进制程序异常可利用性判定方法存在检测模式少、分析深度和精度不足、准确率低的问题,通过分析多重指针的时空局部有效性,利用独立可控数据的内存布局构造从异常指令到跳转指令的指针引用路径,能够快速收敛搜索域,提高控制流劫持成功率和判定准确率。实验结果表明,该方法适用于栈溢出、堆溢出、整型溢出导致覆盖返回地址、函数指针等模式,具有较高的准确率和较小的性能开销。

基于值依赖分析的空指针解引用检测

本文提出了一种基于程序值依赖分析的、路径敏感的空指针解引用检测方法.该方法通过结合数据流分析中的到达定值分析、区间分析及指向分析创建了值依赖分析图,该图刻画了可能产生空指针语句到其解引用语句的值依赖关系.该图中的边采用守卫标注,即描述了相邻点之间的到达条件.为了降低误报率,本文同时提出了一种需求驱动的必然别名算法.由本文所述方法实现的工具展示了良好的实验效果,在10个SPEC2000项目中发现了70余个空指针解引用缺陷,误报率仅为6%左右.

智能工具机系统结构

本文提出了一种面向PROLOG 的计算机系统,它采用传统计算机做为主机,后端机采用通用OPU 芯片和支持PROLOG 高速执行的专用硬件。该系统结构简单,性能高。性能模拟表明,该系统具有500KLPS 的逻辑推理速度和17MPS 的数值计算速度。

基于属性可靠分析的空指针引用缺陷检测

为实现基于静态分析技术充分地检测出C程序中的空指针引用缺陷,提出了一种基于属性可靠分析的缺陷检测方法。首先介绍了空指针引用缺陷模式及特征。然后针对空指针引用缺陷的检测特点提出了属性可靠分析理论,并将指针的指向属性描述为一个属性格。通过提出的抽象内存模型,基于给出的每种程序语句上的迁移实现指针指向属性的可靠分析,根据得到的每个被引用指针的指向属性进而实现空指针引用缺陷的检测。通过对五个实际工程的检测结果分析表明,方法可充分检测出C程序的空指针引用缺陷。

基于数据流追溯的空指针引用挖掘系统

空指针异常引用是系统运行过程中的一种常见问题,该问题会引起程序崩溃或者异常退出,同时攻击者也可以利用空指针解引用来完成任意读写操作,导致信息泄露。Java作为一种广泛使用的语言,也存在空指针引用问题,主要原因是对引用变量的指向检查不足。文章提出一种基于数据流追溯的空指针引用检测系统,并设计了静态分析工具jvd。该工具通过特化追踪空指针在容器中的传播,使得空指针变量不会在容器中传播丢失,在中间语言Jimple层面上完成检测并覆盖多种空指针容器传播场景,有效降低复杂场景下的漏报率。在Juliet Test Suite的CWE476号测试集上,将文章所设计的jvd与SpotBugs、Infer等工具进行对比实验。实验结果表明,jvd能够在多种空指针传播场景下使用,在高精度场景下能够取得比其他工具更好的效果。

Java程序中数组越界和空指针错误的静态分析

介绍了静态分析的相关背景知识,对Java程序中数组越界和空指针错误的常见表现形式进行了归类,并通过实验评估了现有的Java静态分析工具功能,指出了其在跨过程分析中的不足,并对如何改进进行了讨论。

基于CEGAR的C程序空指针解引用检测

随着计算机软件规模和复杂度的日益增长,软件系统的可靠性和安全性倍受关注.空指针解引用是程序中常见的一类错误.提出了一种基于反例制导抽象精化CEGAR的C程序空指针解引用检测方法.该方法首先使用线性时序逻辑描述空指针解引用问题,然后通过抽象精化的方法检测待测程序中是否含有空指针解引用错误.为了达到完全自动验证的目标,同时针对空指针解引用问题,研究了该类性质的时序逻辑表达方法,并自动从程序中针对所有的指针变量,形成相应的时序逻辑公式.实验结果表明,所提出的方法在大规模C程序的空指针解引用检测方面有着重要的实际应用价值.

基于最弱前置条件的静态分析误报消除技术

针对程序静态分析技术误报过多的问题,提出一种基于最弱前置条件的静态分析误报消除方法。根据不同的软件安全性质,从目标状态出发,以需求驱动的方式得到过程起始位置的最弱前置条件,判断该条件公式的可满足性来消除误报。将该方法实例化来消除静态分析工具检测数组访问越界和空指针解引用的误报,实验结果表明该方法是有效且实用的。

高大模板支撑体系设计计算的分析研究

结合一个典型实际工程案例,以现行规范为依据,就一般高支模设计计算存在的不妥之处进行分析研究,用符合规范精神的设计思路进行对比,阐述如何合理运用规范,安全经济的设计计算临时支撑架体系。

基于地址随机和段隔离的全局偏移表保护方法

在可执行和可链接格式(ELF)的可执行程序中,存在一个全局偏移表(GOT),用于存放引用库函数的绝对地址,但是在Linux系统中,GOT解引用和GOT覆写是两种比较常用的漏洞利用方法。通过分析GOT的特性,提出并实现了基于地址随机和段隔离的GOT保护方法。通过修改Linux的可执行程序加载器,将与GOT有数据指向关系的节均加载到随机内存地址;同时使用段隔离技术,对GOT的代码引用的指令使用一个新的段寄存器进行间接引用。实验结果证明,该方法不仅能够有效地防御针对GOT的漏洞利用方法,而且性能损耗极低,只有平均2.9 ms的额外开销。

空指针解引用错误检测的静态方法研究

空指针解引用是C语言中的一类常见的动态内存错误。Manevich R等提出了一种适用于检测空指针解引用错误的后向分析方法。本文将后向分析的思想和流敏感、上下文敏感的指针分析结合在一起,给出了一种需求驱动的空指针解引用检测静态分析算法。该算法首先由指针分析获得别名信息,然后针对所关心的数据做后向数据流分析,追踪数据传递的源头,以确定程序中的表达式是否产生解引用错误。我们在SUIF2平台上实现了这一算法。实验结果表明,算法具有较高的检测精度。

软件安全中基于判断逻辑的空指针引用故障检测

空指针引用故障导致的软件安全问题不断出现,给各个方面带来了极大困扰和损失。文章研究利用静态测试的方法对一类空指针引用故障进行静态检测分析,同时提出一种利用判断逻辑信息进行空指针引用检测的方法。文章首先给出与基于判断逻辑的空指针引用故障相关的一些定义和故障分类。接着,提出使用函数摘要技术提取间接判空点和间接解引用点,定义该函数摘要为函数特征信息和后置约束信息的集合,研究了判断逻辑函数摘要生成和传递的方法。最后,利用有限状态机建立基于判断逻辑的空指针引用故障模型,给出故障模型描述,并利用状态机状态转换和函数摘要完成对此类空指针引用故障的检测。在静态检测工具DTS中实现了文中的方法并且对6个开源Java工程进行了测试,测试结果表明文中方法可以检测出更多的BUG并且同样适用于检测大型软件系统。

空指针引用缺陷分类假阳性识别方法

针对静态测试中空指针引用缺陷假阳性问题,提出一种空指针引用缺陷分类假阳性识别方法。挖掘空指针引用缺陷知识,对空指针引用缺陷知识进行预处理,生成空指针引用缺陷数据集;通过基于粗糙集理论属性重要性的ID3算法分类空指针引用缺陷数据集,分类结果有假阳性空指针引用缺陷实例和真实空指针引用缺陷实例两种;根据分类结果对静态测试中的空指针引用缺陷进行假阳性识别,确认真实的空指针引用缺陷。该方法对十个基准程序和基于主流静态测试工具Find Bugs的空指针引用缺陷检测方法相比,空指针引用缺陷假阳性降低率平均为25%,减少了24%的空指针引用缺陷确认。实验结果表明,该方法在静态测试方面能有效降低缺陷确认开销,提高空指针引用缺陷检测效率和稳定性。

基于数据流分析的Java空指针引用异常缺陷检测

提出了一种基于数据流分析的Java空指针引用异常缺陷的检测方法。该方法以三地址码为中间表示,根据空指针引用异常的缺陷模式特征,设计了用于前向分析的数据流值、格值计算规则和传递函数,然后在程序控制流图上完成数据流算法的迭代分析。最后,通过遍历分析后的控制流图上各节点的数据流值,判别格值为ERROR的变量,报出空指针引用异常缺陷。同时,通过对比实验验证了该方法的有效性。

面向故障的软件测试方法研究

提出了一种面向故障的软件测试方法,用以检测C程序中坏的存储分配、存储泄漏、空指针引用、数组越界和未初始化变量等5类故障.该方法在词法分析和语法分析的基础上,利用检查点查找算法查找可疑点,通过适当的人工确认,能够有效找出软件中的故障.

Java中空指针引用故障的静态检测方法

空指针引用是程序中存在的比较常见的问题,由于它在程序中比较隐蔽,用动态方法测试耗时又耗力且很难达到全面覆盖的效果。该文介绍了一种针对空指针引用故障的静态分析方法,将空指针引用问题抽象为一类故障模型,并以故障模式状态机来形式化描述此类故障模型,然后根据故障状态机的创建条件及待检测代码的语义信息确定是否创建该类型的状态机,并将创建的状态机实例置于控制流图入口节点,根据数据流分析的结果对故障状态进行迭代以检测空指针引用问题。该方法已在缺陷检测系统(defect testing system,DTS)中应用,对Robocode等工程的检测结果证明本文方法可以有效地检测出空指针引用问题。