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동적 기호 실행을 이용한 윈도우 시스템 콜 Use-After-Free 취약점 자동 탐지 방법
강상용(Sangyong Kang),이권왕(Gwonwang Lee),노봉남(Bongnam Noh) 한국정보보호학회 2017 정보보호학회논문지 Vol.27 No.4
최근 소프트웨어 산업의 발달에 따른 사회적 보안 문제가 지속적으로 발생하고 있으며, 소프트웨어 안정성 검증을 위해 다양한 자동화 기법들이 사용되고 있다. 본 논문에서는 소프트웨어 테스팅 기법 중 하나인 동적 기호 실행을 이용해 윈도우 시스템 콜 함수를 대상으로 Use-After-Free 취약점을 자동으로 탐지하는 방법을 제안한다. 먼저, 목표 지점을 선정하기 위한 정적 분석 기반 패턴 탐색을 수행한다. 탐지된 패턴 지점을 바탕으로 관심 밖의 영역으로의 분기를 차단하는 유도된 경로 탐색 기법을 적용한다. 이를 통해 기존 동적 기호 실행 기술의 한계점을 극복하고, 실제 목표 지점에서의 취약점 발생 여부를 검증한다. 제안한 방법을 실험한 결과 기존에 수동으로 분석해야 했던 Use-After-Free 취약점을 제안한 자동화 기법으로 탐지할 수 있음을 확인하였다. Recently, social security problems have been caused by the development of the software industry, and a variety of automation techniques have been used to verify software stability. In this paper, we propose a method of automatically detecting a use-after-free vulnerability on Windows system calls using dynamic symbolic execution, one of the software testing methods. First, a static analysis based pattern search is performed to select a target point. Based on the detected pattern points, we apply an induced path search technique that blocks branching to areas outside of interest. Through this, we overcome limitations of existing dynamic symbolic performance technology and verify whether vulnerability exists at actual target point. As a result of applying the proposed method to the Windows system call, it is confirmed that the use-after-free vulnerability, which had previously to be manually analyzed, can be detected by the proposed automation technique.
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동적 기호 실행을 이용한 힙 메모리 OOB 취약점 자동 탐지 방법
강상용(Sangyong Kang),박성현(Sunghyun Park ),노봉남(Bongnam Noh) 한국정보보호학회 2018 정보보호학회논문지 Vol.28 No.4
OOB(Out-Of-Bounds)는 힙 메모리에서 발생하는 취약점 중 가장 강력한 취약점 중 하나이다. OOB 취약점을 이용하면 Array의 길이를 속여 해당 길이만큼의 메모리를 읽기 혹은 쓰기가 가능하기 때문에 공격자는 기밀 정보에 대한 무단 액세스를 악용할 수 있다. 본 논문에서는 동적 기호 실행과 쉐도우 메모리 테이블을 활용하여 힙 메모리에서 발생하는 OOB 취약점을 자동으로 탐지하는 방법을 제안한다. 먼저, 힙 메모리 할당 및 해제 함수 후킹을 통해 쉐도우 메모리 테이블을 구축한다. 이후 메모리 액세스가 발생할 때, 쉐도우 메모리를 참조하여 OOB가 발생할 수 있는지를 판단하고, 발생 가능성이 존재할 경우 크래시를 유발하는 테스트케이스를 자동으로 생성한다. 제안하는 방법을 활용할 경우, 취약한 블록 탐색에 성공한다면 반드시 OOB를 유발하는 테스트케이스를 생성할 수 있다. 뿐만 아니라 전통적인 동적 기호 실행과는 다르게 명확한 목표 지점을 설정하지 않더라도 취약점 탐색이 가능하다. Out-Of-Bounds (OOB) is one of the most powerful vulnerabilities in heap memory. The OOB vulnerability allows an attacker to exploit unauthorized access to confidential information by tricking the length of the array and reading or writing memory of that length. In this paper, we propose a method to automatically detect OOB vulnerabilities in heap memory using dynamic symbol execution and shadow memory table. First, a shadow memory table is constructed by hooking heap memory allocation and release function. Then, when a memory access occurs, it is judged whether OOB can occur by referencing the shadow memory, and a test case for causing a crash is automatically generated if there is a possibility of occurrence. Using the proposed method, if a weak block search is successful, it is possible to generate a test case that induces an OOB. In addition, unlike traditional dynamic symbol execution, exploitation of vulnerabilities is possible without setting clear target points.
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소프트웨어 안전성 검증을 위한 입력 파일 기반 동적 기호 실행 방법
박성현(Sunghyun Park),강상용(Sangyong Kang),김휘성(Hwisung Kim),노봉남(Bongnam Noh) 한국정보보호학회 2017 정보보호학회논문지 Vol.27 No.4
최근 소프트웨어 자동화 기술 연구는 단일 경로의 테스트 케이스 생성뿐만 아니라, 다양한 테스트 케이스를 통해 취약점으로 도달할 수 있는 최적화된 경로를 파악하는 것에 중점을 두고 있다. 이러한 자동화 기술 중 Dynamic Symbolic Execution(이하, DSE) 기술이 각광 받고 있지만, 현재 대부분의 DSE 기술 적용 연구는 리눅스 바이너리 혹은 특정 모듈 자체만을 대상으로 적용하는 데 그치고 있는 실정이다. 하지만 대부분의 소프트웨어의 경우 입력 파일을 기반으로 작업이 수행되고, 또 이러한 과정에서 취약점이 다수 발생하고 있다. 따라서 본 논문은 소프트웨어 안전성 검증을 위한 입력 파일 기반 동적 기호 실행 방법을 제안한다. 실제 바이너리 소프트웨어 3종에 적용한 결과 제안하는 방법을 통해 효과적으로 해당 지점에 도달하는 테스트 케이스를 생성할 수 있었다. 이는 DSE 기술이 실제 소프트웨어 분석의 자동화에 활용될 수 있음을 보여준다. Software automatic technology research recently focuses not only on generating a single path test-case, but also on finding an optimized path to reach the vulnerability through various test-cases. Although Dynamic Symbolic Execution (DSE) technology is popular among these automatic technologies, most DSE technology researches apply only to Linux binaries or specific modules themselves. However, most software are vulnerable based on input files. Therefore, this paper proposes an input file based dynamic symbolic execution method for software vulnerability verification. As a result of applying it to three kinds of actual binary software, it was possible to create a test-case effectively reaching the corresponding point through the proposed method. This demonstrates that DSE technology can be used to automate the analysis of actual software.
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