We propose a symbolic execution method for analyzing the safety of software under fault attacks both accurately and efficiently. Fault attacks leverage physically injected hardware faults in an embedded system to break the safety of a software program. While there are existing methods for analyzing the impact of maliciously injected hardware faults on the embedded software, they suffer from inaccurate fault modeling and inefficient fault analysis. To overcome these limitations, we propose two novel techniques. First, we propose a new fault modeling technique that leverages automated program transformation to add symbolic variables to the original program, to accurately model the new program behavior induced by the injected faults. This new fault modeling approach has two advantages over existing techniques: (a) the fault-induced program behavior is closely related to what attackers exploit in practice and (b) the automatically transformed program may be analyzed by any downstream fault analysis algorithm. Second, we propose an efficient symbolic execution algorithm that is designed specifically for conducting fault analysis on the transformed program. It leverages two pruning techniques to mitigate path explosion. We have implemented the proposed method and evaluated it on a variety of benchmark programs. The experimental results show that our method significantly outperforms the state-of-the-art techniques. Compared to the current state-of-the-art, it is able to detect previously-missed safety violations and at the same time avoid bogus violations. Furthermore, compared to the baseline algorithm, our optimized symbolic execution algorithm can be orders-of-magnitude faster.


翻译:我们提出一种符号执行方法,用于准确且高效地分析故障攻击下软件的安全性。故障攻击利用嵌入式系统中物理注入的硬件故障破坏软件程序的安全性。现有方法虽能分析恶意注入硬件故障对嵌入式软件的影响,但存在故障建模不准确与故障分析效率低下的问题。为克服这些局限,我们提出两项创新技术。首先,提出一种新型故障建模技术,通过自动程序变换向原始程序添加符号变量,精确模拟注入故障引发的新程序行为。该技术较现有方法具备两大优势:(a) 故障引发的程序行为紧密贴合攻击者在实际场景中的利用模式;(b) 经自动变换后的程序可被任意下游故障分析算法处理。其次,针对变换后程序的故障分析需求,专门设计了一种高效符号执行算法,通过两种剪枝技术缓解路径爆炸问题。我们实现了所提方法并在多种基准程序上展开评估。实验结果表明,该方法显著优于现有最先进技术:相较于当前最优方案,既能检测出先前遗漏的安全违规,又能避免误报违规。此外,与基础算法相比,优化后的符号执行算法可实现数个数量级的加速。

0
下载
关闭预览

相关内容

《攻击场景描述形式化模型研究》
专知会员服务
33+阅读 · 2025年8月15日
专知会员服务
19+阅读 · 2021年6月10日
专知会员服务
10+阅读 · 2021年1月31日
【PHM算法】PHM算法 | 故障诊断建模方法
产业智能官
68+阅读 · 2020年3月16日
TheFatRat 一款简易后门工具
黑白之道
36+阅读 · 2019年10月23日
iOS如何区分App和SDK内部crash
CocoaChina
11+阅读 · 2019年4月17日
逆向 | C++ 加壳程序的编写思路
计算机与网络安全
10+阅读 · 2019年1月1日
推荐|caffe-orc主流ocr算法:CNN+BLSTM+CTC架构实现!
全球人工智能
19+阅读 · 2017年10月29日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
19+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
从采集到决策:美军视角下的战术情报范式重构
专知会员服务
1+阅读 · 今天2:42
《履带式无人地面战车技术发展现状》
专知会员服务
2+阅读 · 今天1:46
《无人机脆弱性利用:网络空间力量的新域》
专知会员服务
2+阅读 · 8月1日
美空军如何将人工智能从战场部署至后方机关
专知会员服务
11+阅读 · 7月31日
《史诗怒火行动:多域前瞻评估》49页报告
专知会员服务
7+阅读 · 7月31日
《英国防部:未来空战系统数字化战略》33页
专知会员服务
5+阅读 · 7月31日
《面向自主飞行网络的智能体人工智能架构》
专知会员服务
7+阅读 · 7月31日
相关VIP内容
《攻击场景描述形式化模型研究》
专知会员服务
33+阅读 · 2025年8月15日
专知会员服务
19+阅读 · 2021年6月10日
专知会员服务
10+阅读 · 2021年1月31日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
19+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员