基于黑盒遗传算法的犃状犱狉狅犻犱驱动漏洞挖掘

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1、第４０卷第５期计算机学报Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．５２０１７年５月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳＭａｙ２０１７基于黑盒遗传算法的犃狀犱狉狅犻犱驱动漏洞挖掘何远１），２）１）３）张玉清张光华１）（中国科学院大学国家计算机网络入侵防范中心北京１０１４０８）２）（大理大学数学与计算机学院云南大理６７１００３）３）（中国科学院信息工程研究所物联网信息安全技术北京市重点实验室北京１０００９７）摘要驱动漏洞在Ａｎｄｒｏｉｄ手机的安全研究中非常重要，因为驱动运行在内核空间，不仅影响用户的使用满意度，还关系到系

2、统的稳定与安全，但驱动的漏洞挖掘一直都相对较困难，传统模糊测试技术对目标程序缺乏理解、测试随机且盲目的缺点无法适应Ａｎｄｒｏｉｄ驱动漏洞挖掘的需求．通过改进现有模糊测试技术，提出了基于黑盒测试的遗传算法，利用测试的执行结果指导遗传算法，由遗传算法决定测试用例的参数需要遗传还是变异．从而将有效参数遗传到下一代测试用例，无效参数根据执行结果采用不同的策略进行变异，使模糊测试用例可以较快地收敛到有效的范围．为加快漏洞挖掘速度，引入并扩展了参数优化技术，将由遗传算法得到的有效参数进一步修改为特殊数据或使用者预设的数

3、据，更快地达到测试目的．最后基于该算法设计并实现了Ａｎｄｒｏｉｄ驱动的模糊测试系统Ａｄｄｆｕｚｚ（Ａｎｄｒｏｉｄｄｅｖｉｃｅｄｒｉｖｅｒｆｕｚｚ），利用该系统在多个不同版本的Ａｎｄｒｏｉｄ手机进行了系统测试，挖掘出了９个Ａｎｄｒｏｉｄ设备驱动程序的未知安全漏洞．与其它相关测试方法对比，实验结果表明该算法的有效性和适用性表现更优．关键词遗传算法；模糊测试；设备驱动；Ａｎｄｒｏｉｄ；黑盒测试；漏洞挖掘中图法分类号ＴＰ３０９犇犗犐号１０．１１８９７／ＳＰ．Ｊ．１０１６．２０１７．０１０３１犃狀犱狉狅犻犱犇狉犻狏

4、犲狉犞狌犾狀犲狉犪犫犻犾犻狋狔犇犻狊犮狅狏犲狉狔犅犪狊犲犱狅狀犅犾犪犮犽犅狅狓犌犲狀犲狋犻犮犃犾犵狅狉犻狋犺犿１），２）１）３）ＨＥＹｕａｎＺＨＡＮＧＹｕＱｉｎｇＺＨＡＮＧＧｕａｎｇＨｕａ１）（犇犲狆犪狉狋犿犲狀狋狅犳犖犪狋犻狅狀犪犾犆狅犿狆狌狋犲狉犖犲狋狑狅狉犽犐狀狋狉狌狊犻狅狀犘狉狅狋犲犮狋犻狅狀犆犲狀狋犲狉，犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１０１４０８）２）（犇犲狆犪狉狋犿犲狀狋狅犳犆狅犾犾犲犵犲狅犳犕犪狋犺犲犿犪狋犻犮狊犪狀犱犆狅犿狆狌狋

5、犲狉犛犮犻犲狀犮犲，犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犇犪犾犻，犇犪犾犻，犢狌狀狀犪狀６７１００３）３）（犅犲犻犼犻狀犵犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犐犗犜犐狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀犛犲犮狌狉犻狋狔，犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犐狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１０００９７）犃犫狊狋狉犪犮狋ＴｈｅｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｅｖｉｃｅｄｒｉｖｅｉｓａｎｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｓｓｕｅｆｏｒｓｅｃｕｒｉｔｙｏｆＡｎｄｒｏｉｄｐｈｏｎｅ

6、ｓ，ｂｅｃａｕｓｅｄｅｖｉｃｅｄｒｉｖｅｒｕｎｉｎｋｅｒｎｅｌ．Ｎｏｔｏｎｌｙｉｔｗｉｌｌａｆｆｅｃｔｔｈｅｕｓｅｒ’ｓｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎ，ｂｕｔａｌｓｏｃｏｎｃｅｒｎｓｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｅｃｕｒｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｃｏｍｐａｒｅｗｉｔｈｏｔｈｅｒｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙｄｉｓｃｏｖｅｒｔｈｅｗｏｒｋｏｆｄｅｖｉｃｅｄｒｉｖｅｉｓａｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔａｓｋ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｉｓａｌａｃｋｏｆｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇａｂｏｕｔｔｈｅｔａｒｇｅｔｐｒｏｇｒａｍ，ａｎ

7、ｄｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｉｓｒａｎｄｏｍａｓｗｅｌｌａｓｂｌｉｎｄｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｆｕｚｚｔｅｓｔｉｎｇ．ＳｏｔｈｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｃａｎｎｏｔｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙｄｉｓｃｏｖｅｒｙｏｆＡｎｄｒｏｉｄｄｒｉｖｅｒｓ．Ｂｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｆｕｚｚｔｅｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ａｎｅｗｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｂｌａｃｋｂｏｘｔｅｓｔｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｇｅｎｅｔ

8、ｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｅｘｅｃｕｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｉｓｕｓｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｅｓｔｃａｓｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｐｒｅｓｅｒｖｅｄｏｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｗａｙ，ｖａｌｉｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｐａｓｓｅｄｔｏｔｈｅｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｅｓｔｃａｓｅｓ，ｗｈｉｌｅｉｎｖ