基本信息

原文標題: Pipe-Cleaner: Flexible Fuzzing Using Security Policies

原文作者: Allison Naaktgeboren, Sean Noble Anderson, Andrew Tolmach, Greg Sullivan

作者單位: Portland State University, Charles Stark Draper Laboratory

關鍵詞: fuzzing, security policies, vulnerability detection, heap vulnerabilities, memory safety

原文鏈接: https://arxiv.org/abs/2411.00261v1

開源代碼: 暫無

論文簡介

模糊測試（Fuzzing）是發現軟件漏洞的有效方法，但在幫助開發者處理漏洞報告方面存在諸多不足。傳統的崩潰基礎模糊測試通常缺乏足夠的故障信息，無法區分新崩潰和已知崩潰，迫使開發者手動處理大量重複報告。此外，傳統模糊測試器無法檢測到許多非崩潰類型的漏洞。為了解決這些問題，本文提出了 Pipe-Cleaner 系統，通過靈活的安全策略和標籤基礎的運行時監控，允許開發者定製檢測策略和報告內容。該方法能夠更精確地檢測多種漏洞類型，提升報告的準確性和清晰度，特別是在堆相關漏洞和非崩潰漏洞（如秘密泄漏、堆地址泄漏）方面具有顯著優勢。

研究目的

本文旨在提出 Pipe-Cleaner 系統，解決傳統模糊測試工具在處理崩潰報告和非崩潰漏洞檢測中的侷限性。目標是開發一個靈活的模糊測試框架，允許開發者根據需求定製測試策略，提高漏洞檢測的準確性和可操作性。通過這種方法，開發者能夠更高效地處理漏洞報告，並檢測到更多類型的隱蔽漏洞。

研究貢獻

1.提出了基於安全策略的 Pipe-Cleaner 模糊測試方法，增強了傳統模糊測試器的靈活性。

2.引入了標籤基礎的運行時引用監控器，支持定製化漏洞檢測和報告。

3.展示了該方法在堆相關漏洞和新型非崩潰漏洞（如堆地址泄漏和秘密泄漏）檢測中的應用。

4.通過與傳統工具的對比，證明了 Pipe-Cleaner 能夠有效去重報告、區分新漏洞，並提高報告的可讀性和準確性。

引言

模糊測試是一種動態的軟件測試技術，通過生成不同的輸入數據來發現程序的異常行為，通常表現為崩潰或死鎖。然而，傳統模糊測試存在一些侷限，特別是在報告處理、非崩潰漏洞的檢測和重複故障的去除方面。針對這些問題，本文提出了 Pipe-Cleaner 系統，通過安全策略配置和詳細報告支持，解決了現有模糊測試工具的不足，使開發者能夠更有效地識別新漏洞並優化漏洞修復過程。

研究設計

Pipe-Cleaner 系統設計的核心在於靈活配置的安全策略和改進的模糊測試方法。系統包含兩大組件：

1.策略感知模糊測試器：根據開發者設定的安全策略生成測試用例，確保聚焦於特定漏洞類型，如內存安全漏洞或資源泄漏。

2.標籤基礎的運行時引用監控器：實時監控程序執行，提供更詳細的故障報告，以便開發者定位漏洞的根本原因，尤其是在複雜漏洞的處理上。

模糊測試策略

Pipe-Cleaner 通過提供高度定製的模糊測試策略，使開發者能夠聚焦特定漏洞類型，並控制報告的詳細程度。具體策略包括：

1.漏洞類型選擇：允許開發者選擇關注的漏洞類型（如內存安全漏洞、堆相關漏洞等）。

2.報告詳細度配置：自定義報告的細節，包括堆棧信息、內存狀態等，幫助開發者快速定位問題根源。

3.報告去重與故障分類：通過智能去重機制，消除重複的崩潰報告，提高報告的有效性和處理效率。

研究方法

本研究通過一系列實驗驗證了 Pipe-Cleaner 的有效性，主要從以下幾個方面進行評估：

1.實驗環境與目標漏洞：選擇經典內存安全漏洞和新型非崩潰漏洞（堆地址泄漏、秘密泄漏）作為測試對象，確保實驗結果具有代表性。

2.評估標準：包括報告準確性、冗餘報告去除效果和漏洞檢測全面性。通過與傳統模糊測試工具（如 AFL）對比，評估 Pipe-Cleaner 在漏洞檢測和報告處理上的優勢。

3.實驗結果：結果表明，Pipe-Cleaner 在多維度上優於傳統工具，能夠有效去除冗餘報告、提高報告的清晰度，並檢測到傳統工具無法識別的非崩潰漏洞。

論文結論

本文提出的 Pipe-Cleaner 系統通過引入靈活的安全策略和標籤基礎的運行時監控，顯著提升了模糊測試的靈活性和漏洞報告的精確性。實驗結果表明，Pipe-Cleaner 能夠有效去除重複報告，檢測傳統模糊測試難以發現的非崩潰漏洞，並提高漏洞定位和修復的效率。Pipe-Cleaner 為複雜的安全漏洞檢測提供了更為全面和高效的解決方案，未來可以進一步擴展其功能，優化性能，支持更廣泛的安全需求。