采用控制流监控的Cisco IOS指针攻击检测方法

针对当前Cisco IOS(internetwork operating system)漏洞攻击检测方法检测效率低的问题,提出了一种采用控制流监控来判定Cisco IOS指针攻击的方法。该方法通过静态分析和动态跟踪相结合的方式对Cisco IOS中不同类别的控制流分别构造合法转移地址集合(legal transfer address collection,LTAC),并在发生控制流转移时将转移地址在LTAC之外的控制流判定为攻击,同时捕获异常控制流转移的详细信息。实验结果表明:该方法可以准确地捕获针对Cisco IOS的指针攻击,支持对攻击过程的分析,与现有的Cisco IOS漏洞攻击检测方法相比,具有较高的检测效率,能够为网络安全性的提升提供帮助。

基于域敏感指针分析的细粒度数据随机化技术

针对传统的数据随机化技术静态分析精度不高的问题,提出一种基于域敏感指针分析算法的细粒度数据随机化技术。在静态分析过程中,首先对中间表示进行语法抽象,得到形式化的语言表示;然后建立非标准类型系统,描述变量之间的指向关系;最后按照类型规则进行类型推断并求解,得到域敏感的指向关系。根据指向关系对数据进行随机化加密,得到经过随机化的可执行程序。实验数据表明,基于域敏感指针分析的数据随机化技术与传统的数据随机化技术相比,分析精度显著提高;处理时间开销平均增加了2%,但运行时间开销平均减少了3%。所提技术利用域敏感的指针分析,给程序带来更少的执行开销,并能够更好地提高程序的防御能力。

PEC-V:基于RISC-V协处理器的内存溢出防御机制

内存溢出攻击是计算机系统中历史悠久且依旧广泛存在的攻击手段,而指针加密技术可以有效阻止此攻击.通过软件手段实现这一技术的方式将导致程序运行效率的显著降低并且产生额外的内存开销.所以本文基于RocketChip的RoCC (Rocket Custom Coprocessor)接口实现一个加解密指针的协处理器PEC-V.其通过RISC-V的自定义指令控制协处理器加解密返回地址和函数指针等值达到阻止溢出攻击的目的. PEC-V主要使用PUF(Physical Unclonable Function)来避免在内存中储存加密指针的键值,所以此机制在保证了加密键值的随机性的同时也减少了访问内存的次数.实验结果显示, PEC-V能够有效防御各类缓冲区溢出攻击,且程序平均运行效率仅下降3%,相对既往方案显著提高了性能.

基于访问控制的动态着色技术在攻击检测中的研究

内存腐烂攻击在软件安全攻击中占据着较大的比重。近来,动态着色技术得到了越来越多的关注,这种技术通过在访问内存时检测指针的完整性来抵御攻击。然而,存在一类可以绕过指针完整性检查的策略来进行攻击的实例,比如数组的越界访问攻击。提出了一种基于动态着色跟踪分析的方法来解决这类已有着色技术不能检测的问题。其思想是,借助于内存访问控制的思路,首先像已有的动态着色技术那样,在内存访问时对指针进行完整性检查,然后检查指针将要访问的内存区域是否处于指针合理的访问范围之内。原型系统是基于Valgrind的,并不需要源码,因此可以用于很多商业软件。初步实验验证结果表明,该方法可以有效地检测出很多类型的攻击,系统的性能损耗接近于Memcheck这种常用的内存错误检测工具。

一种针对非控制数据攻击的改进防御方法

非控制数据攻击(non-control-data attack)是一种有别于传统攻击模式的新方式,通过窜改系统中的安全关键数据,实现不改变程序控制流程进行攻击。针对已有的防御措施中静态分析方法依赖源代码,而动态分析方法存在严重的误报漏报,提出了一种指针污点分析方法。该方法基于动态污点分析技术,标记内存数据的污染属性、指针属性,跟踪标记信息在程序执行时的传播,监控是否存在指针的非法解引用(dereference)。设计实现了原型系统DPTA,通过实验证明本方法可以有效地防御控制数据攻击和大部分非控制数据攻击,并减少误报漏报。

基于硬件的代码复用攻击防御机制综述

给出了代码复用攻击挟持控制流的过程,介绍了代码复用攻击防御机制研究现状。重点论述了基于硬件的防御机制,包括基于硬件的存储安全、代码指针完整性、攻击特征检查、控制流完整性、数据执行保护与隔离技术。讨论了基于硬件的防御机制存在的问题、优势及硬件与软件的关系。展望了基于硬件的代码复用攻击防御机制的发展方向:基于硬件的代码指针完整性有望成为防止控制流挟持攻击的有效手段,针对非控制数据的攻击与防御有可能成为新的研究热点,支持可配置的硬件防御架构是硬件防御的重要趋势之一。