Linux内核中编译选项、文件以及函数之间依赖关系的解析方法

Linux内核中的编译选项为内核提供了功能定制的可能性,但从传统静态代码分析的角度较难获得编译选项的改变对软件代码实际的影响。基于Linux内核源码,提出一种从编译选项开始,一直到函数调用关系的分析思路,同时给出了与编译选项相关的源代码的分层模型及其具体的分析做法,对于理解Linux内核源码特别是其中的编译依赖有现实意义。

基于RTL的函数调用图生成工具CG-RTL

为了分析操作系统内核等大型软件的模块间函数调用关系,针对传统的函数调用关系生成工具不适用于模块间调用关系分析以及其依赖编译器具体特定版本等不足,提出一种基于寄存器传送语言(Register Transfer Language,RTL)的函数调用图生成方法,并根据该方法实现了一个生成模块间函数调用图的工具CG-RTL(call graph based on RTL,简称为CG-RTL).CGRTL首先从编译过程所生成的中间结果中提取出函数定义和调用关系信息,然后利用开源图形可视化工具Graphviz将其绘制出来,并最终将该功能集成到在线源代码浏览工具LXR中去.实验结果表明:通过该方法获得的函数调用关系与目标代码较为一致,而且可以分析用户指定模块间的函数调用关系,而且该方法同时可以生成相对应的函数调用关系列表,更加细致的描述函数调用关系.

基于内核分析的操作系统课程实验教学方法探索

分析了操作系统课程实验教学的特点和存在的不足,提出了一种基于内核分析的实验课教学方法。描述了这种方法的特点、教学过程,给出了实验环境的搭建方法。实践证明,基于该方法开展实验教学,有利于学生掌握操作系统相关的概念和方法,能够引导学生从系统软件角度分析和解决问题。

基于数据库的在线函数调用图工具

针对基于文件的内核函数调用图工具存在的文件系统可扩展性和适用性等方面的不足,设计并实现了基于数据库的DBCG-RTL工具(Data Based Call Graph Tool Based on RTL,DBCG-RTL),该工具可用于分析大型软件模块间的函数调用关系.DBCG-RTL通过查找编译过程中生成的符号表而获得函数入口地址、返回行号等相关函数信息,绘制相应的关系图并标识出调用次数等信息,建立了相关的虚目录;将需要分析的对象通过分析工具跟踪到的数据转换成标准化格式并存入数据库.论文结果表明,该方法扩展了动态函数调用关系分析的功能,增加了虚目录函数调用关系分析等新方法;改善了工具执行效率,提高了工具的分析精度.

基于代码克隆检测的操作系统脆弱性分析方法

基于代码克隆检测技术进行软件脆弱性检测,是软件脆弱性静态分析中的一个重要方向。目前,已有软件脆弱性检测工具在面向大规模代码集的脆弱性检测方面存在不足,且缺乏针对操作系统脆弱性的优化。为此,基于代码克隆检测技术,提出了一种操作系统脆弱性检测方法。首先在一般的"代码表征—提取特征—特征比对"检测流程的基础上,加入了基于操作系统软件包类型和函数代码规模的预筛选机制,在进行代码表征之前排除大部分无关代码。其次选择函数基本信息、符号序列和控制流路径三个角度提取代码特征,逐级比较脆弱代码和待测代码的相似度。最后从公开脆弱性数据库获取脆弱样本,对典型开源操作系统进行了实验,结果显示预筛选能够有效缩减实验对象的代码规模,而检测结果的平均精确度达到了84%。

基于符号运算的归纳变量识别与约化

针对归纳变量的识别及归约问题提出一种基于符号运算的新算法。通过初始变量替换赋值语句中的右值,用以表达变量间的迭代与依赖关系,由此建立有向依赖图用于识别归纳变量。为归纳变量构建递归方程组并利用符号运算进行求解,获得独立的仅依赖于迭代次数的数学形式。实验结果表明,该方法适用于各种复杂的归纳变量,能够解决现有算法无法处理的一些问题。

动静结合的网络恶意代码检测技术研究

针对互联网服务器的攻击行为常利用程序存在的未知漏洞展开,且手法不断更新,使得防御技术的更新往往长时间滞后于攻击行为的发生。提出了一种动静结合的网络数据检测方法,在传统静态分析的基础上优化了检测算法,同时引入了动态模拟运行的检测方式;通过动静结合的双重检测提高了恶意代码的识别率,并能够在代码传入实际被保护程序运行前检测并确定其恶意性,实现防御系统策略的快速自动化更新,缩短了策略更新时间,提高了防御效果。结合该技术实现了一个N-A detecting(网络数据检测)防御系统,实验证明,该系统能够很好地防范针对网络程序的恶意代码攻击行为。

基于动态二进制翻译和插桩的函数调用跟踪

动态函数调用跟踪技术是调试Linux内核的重要手段.针对现有动态跟踪工具存在支持平台有限、运行效率低的问题,基于二进制翻译,设计并实现支持多种指令集的动态函数调用跟踪工具.首先,使用二进制翻译进行系统加载、分析内核镜像,识别基本块的分支指令类型.然后,根据不同平台指令集,设计桩代码并在函数调用与返回指令翻译时插入桩指令,进而在程序执行和内核启动时实时获取时间戳、进程标识、线程标识、函数地址等信息.最后,内核加载完毕后,处理获取的信息,生成过程函数调用图.只需要根据平台指令集特点设计对应的信息获取桩代码并插入到函数调用指令翻译代码中,实现简单,易于移植支持多种平台.该方法基于二进制翻译,直接对程序或内核镜像中的指令段、代码段、符号表进行分析,不依赖源码.拓展的中间代码和额外的目标码,不影响基本块连接、冗余代码消除、热路径分析等二进制翻译的优化方法,降低了开销.基于QEMU的实验结果表明:跟踪分析结果与源代码行为一致,桩代码执行信息记录产生了15.24%的时间开销,而信息处理并输出到磁盘文件产生了165.59%的时间开销,与现有工具相比,性能有较大提升.

嵌入式软件静态测试技术

嵌入式软件质量对嵌入式系统可靠性影响大,由软件缺陷引发的后果严重,为有效减少嵌入式软件开发成本,缩短开发周期,提出应尽早在软件编码阶段开展静态测试,并对常用的嵌入式软件静态测试方法及测试工具进行研究分析与对比。实际应用表明,静态测试能有效发现代码质量和安全等特定典型缺陷,促进代码规范清晰与正确。