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。

针对内核非控制数据攻击的在线检测方法研究

操作系统安全是计算机系统安全的基础保障和前提条件,而操作系统安全则主要依赖于系统内核的安全。针对内核的非控制数据攻击是指通过篡改内核中的某些关键数据结构,诱发内核出现漏洞和产生一系列稳定性问题,从而严重影响操作系统乃至整个计算机系统的安全。提出一种基于Kprobes内核调试机制和监视器内核线程的在线检测方法,前者用于监控内核关键函数的执行和检查相关动态性数据结构的一致性,后者通过设立专门的内核线程实现静态性内核数据结构的持续监测和不变性验证。然后在Linux平台上运用C语言设计实现了相应的内核非控制数据攻击在线检测器KNCDefender,进行了一系列验证实验和性能测试实验。实验结果表明,该方法是完全轻量级的,并能够及时检测出针对内核的各种非控制数据攻击。

内存数据污染攻击和防御综述

内存数据被污染往往是程序漏洞被利用的本质所在,从功能角度把内存数据划分为控制相关和非控制相关,由此引出控制流劫持攻击和非控制数据攻击。两者危害程度相当,前者因利用成本较低而成为主流,但随着控制流劫持防御方法的不断完善,非控制数据攻击逐渐被重视。研究者先后在顶级会议上提出了数据导向攻击得自动化利用框架Data-oriented Exploits(DOE)以及图灵完备性地证明Data-oriented Programming(DOP),使得非控制数据攻击成为热点。本文基于这两种攻击形式,首先简化内存安全通用模型,并对经典内存数据污染攻击和防御的原理进行分析,其次分别论述新型控制流劫持和非控制数据攻击与防御的研究现状,最后探讨内存安全领域未来的研究方向,并给出两者协作攻击和防御的可能方案。