多源反編譯關鍵技術研究.pdf

1、隨著嵌入式設備的應用越來越廣泛，傳統(tǒng)平臺上的各種軟件漏洞和基于漏洞的惡意攻擊行為正在向嵌入式領域蔓延。反編譯作為軟件逆向分析工作的基礎性工程，已經(jīng)在通用平臺的軟件漏洞挖掘及惡意行為分析中發(fā)揮了關鍵作用，而嵌入式平臺由于其硬件架構差異巨大、系統(tǒng)軟件靈活多變，面向嵌入式領域的軟件逆向解析及安全性分析工作面臨嚴峻挑戰(zhàn)。研究一種適用于各種硬件架構及系統(tǒng)平臺的多源反編譯系統(tǒng)，將有效提高嵌入式領域軟件逆向分析工作的能力。為了達到上述目的，本文針對目

2、前多源反編譯中存在的關鍵問題進行了深入的研究，主要貢獻與創(chuàng)新如下：
　　1.改變了面向嵌入式平臺自獨立的逆向分析模式，提出了支持動靜態(tài)信息交互的多源反編譯框架。依據(jù)不同硬件平臺及系統(tǒng)平臺的相關性特征，將反匯編、代碼變換、控制流分析、數(shù)據(jù)流分析等技術整合，使靜態(tài)多源反編譯的流程更加簡潔、清晰、易擴展；基于跨平臺的動態(tài)執(zhí)行引擎及中間代碼的插樁擴展，設計了平臺無關的動態(tài)信息提取框架，并在此基礎上提供動靜態(tài)信息交互機制，為不同處理器平臺下

3、動態(tài)和靜態(tài)分析結果的相互修正與融合提供支持。
　　2.提出了平臺相關性透明化處理技術，實現(xiàn)對不同硬件平臺及系統(tǒng)開發(fā)平臺差異性的屏蔽。針對硬件平臺的相關性處理，設計了指令集相關性E-R模型及指令匹配與翻譯算法，定義了BRIL中間語言的語法及語義，提供了基于BRIL語義字典和VEX庫的語義提升方法，實現(xiàn)了由匯編語言代碼到 BRIL代碼的快速轉換。針對系統(tǒng)開發(fā)平臺相關性處理，通過定義 XSD描述約束，給出了描述文件的結構及描述內容，設計

4、了調用約定、庫函數(shù)特征的描述約束概念圖，為函數(shù)恢復及庫函數(shù)識別提供支持。經(jīng)平臺相關性的透明化處理，目標代碼被轉化和映射為統(tǒng)一的中間語言代碼及平臺屬性描述文件，為后續(xù)歸一化靜態(tài)分析奠定了基礎。
　　3.提出了平臺無關的動態(tài)信息提取技術，實現(xiàn)了不依賴實際硬件或仿真環(huán)境的運行時信息提取?；诳缙脚_的動態(tài)執(zhí)行引擎，將提取的動態(tài)信息劃分為抽象狀態(tài)和系統(tǒng)視圖兩類。針對抽象狀態(tài)提取，提出了基于中間代碼的統(tǒng)一動態(tài)插樁方法，設計了基于擴展中間語言

5、BRIL#的多粒度動態(tài)插樁接口。針對系統(tǒng)視圖，設計了系統(tǒng)屬性描述約束概念圖，定義了系統(tǒng)語義自省機制，設計了系統(tǒng)視圖的提取算法，并通過制定更新策略實現(xiàn)了動態(tài)執(zhí)行過程中系統(tǒng)語義視圖的實時更新。不同粒度下抽象狀態(tài)和系統(tǒng)視圖提取的測試結果表明，本文采用的方法與同類工具相比具有一定的優(yōu)勢，能完成帶有隱藏進程的進程級語義視圖的準確提取。
　　4.提出了多維圖譜的自定義抽取技術，實現(xiàn)了目標代碼程序結構和數(shù)據(jù)流的多視角可視化。多維圖譜的自定義抽取

6、基于統(tǒng)一的BRI L中間語言代碼以及多維圖譜描述文件，改進了控制流和存儲變量抽取算法，按照語句級、基本塊級、結構級和過程級等多重粒度構件了算法庫，實現(xiàn)了多維度抽象圖譜的快速生成；采用圖形描述語言DOT，設計基于抽象圖的DOT轉換接口，實現(xiàn)了多維抽象圖譜向DOT圖形描述語言的快速轉換，完成了多維圖譜的可視化，為更深入地分析代碼漏洞及惡意行為等提供支持。通過實例測試，多維圖譜的自定義抽取技術能夠實現(xiàn)5個維度的分析結果可視化，有效提高了代碼的

7、可讀性。
　　5.提出了動靜態(tài)分析交互控制技術，實現(xiàn)了代碼分析過程中的動靜態(tài)信息之間相互補充與驗證、分析流程指導及修正。按照動靜態(tài)分析交互的不同方式，分別制定了由靜至動STD、由動至靜DTS、動靜同時SDM三種信息交互機制，給出了基于異常結點的動態(tài)輸入生成方法，并通過設計動態(tài)路徑提取插件，實現(xiàn)了不同信息交互機制下的動靜分析結果的相互修正，為提高反編譯結果的精確性、發(fā)現(xiàn)隱藏代碼、有效挖掘漏洞等逆向分析工作提供有力的支持。