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麻省理工学院MIT发明漏洞自动修复系统

2019-03-16 11:04:33

在本月计算机协会编程语言设计与实现会议上(Association for Computing Machinerys Programming Language Design and Implementation),MIT研究人员展示了一个新的系统,能够通过导入其他更为安全的应用程序功能,自动修复危险的软件漏洞。

漏洞自动修复系统:CodePhage

该系统称为CodePhage,它在自动借用其他程序的功能时并不需要获取源代码。因此,被导入程序(即Donor捐献者,后文简称D)的开发语言并不重要。一旦用于修复的代码导入至有漏洞的应用程序(即Recipient接收者,简称R)中,CodePhage可以提供一个更深层的分析,以确保漏洞被修复。

MIT 计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)CodePhage开发负责人Stelios Sidiroglou-Douskos表示,

在开源库中,我们有大量的源代码可供使用,这些数以百万计的项目以及大量规范相似的项目实现。随着时间的推移,你需要完成的就是从这些项目中获取的组件来构建CodePhage这一混合系统。

开始分析时,CodePhage需要两个样本值输入:一个会造成 R 崩溃,另一个则不会。一个称为DIODE的漏洞定位程序可自动生成引起崩溃(crash-inducing)输入。但用户仅仅认为是打开了一个特定文件而引发的崩溃事故。

系统运行过程

首先,CodePhage为 D 提供了一个不会引起崩溃的安全输入。然后跟踪 D 的执行操纵序列并使用符号表达式记录下它们,这里的符号表达式(symbolic expression,简称SE)是一串描述操作系统施加的逻辑约束符号。

在某些情况下,比如可能会检测 D 的输入是否小于某个阈值。如果结果是小于的,CodePhage将添加一个 SE 术语来表示该情况低于阈值。这里并不记录文件的实际大小,仅仅是通过检测施加限制约束。

接下来,CodePhage为 D 提供一个引起崩溃的输入。它再一次构建了一个SE来代表 D 执行的操作程序。但是当新的SE从旧的当中分离出时,CodePhage会中断其过程。这一偏差(divergence)就是了安全输入会遇到的约束而引起崩溃的输入不会遇见。因此,这可能是R安全检测所缺失的部分。

然后CodePhage分析 R 程序以寻找大多数 SE 所限制输入的位置,但不是全部。R能以不同的顺序执行不同的操作,而非完全按照施者所做的,同时可以储存不同形式数据。在这个过程之后,SE 描述了数据的状态,而非过程本身。

在每个标识的位置,CodePhage能够不受大部分 SE 的约束同样适用 R。从个位置开始,CodePhage将仍然留在 R 程序语言中的少量约束转化成新代码,并将其插入源代码中。然后再次运行引起崩溃输入。

如果程序可以运行,则新代码解决了这个问题。如果没有,CodePhage会移动到R的下一个候选位置。如果项目依旧崩溃,即使在CodePhage已经尝试修复了所有候选位置之后,它仍会重返 D 程序,并继续建立 SE,直至找到下一个偏差。

自动化的未来

研究人员在发现漏洞的DIODE七个常见开源项目中测试了CodePhage,每个从 D 导入了两个到四个数量不等的漏洞修复。在所有情况下,CodePhage均能够修复漏洞代码,并且每个修复只需要二到十分钟时间。

安全检测占据了现代商业软件80%甚至更多的代码。研究者希望未来CodePhage的版本中可以实现自动检查并插入系统,从而大大减少软件开发者花费在繁重工作中的时间,解放程序员。

开发者之语

MIT计算机科学与工程教授Martin Rinard说,

未来的愿景是,你再也不需要写一段别人曾写过的代码。这个系统能够发现代码,并无论是何种代码都能自动把它们连在一起,让你的程序运行起来。

借用另一个具有相似功能程序代码的技巧,并且用来修复一个基本上已经坏掉的程序,这是非常酷的过程。说实话,我很惊讶它竟然能够运行。

Berger解释说,

施者程序并不是相同的人写的。他们有不同的编码标准;对变量的命名也不同;使用完全不同的变量;这些变量可以是本地的;或者是更高的堆栈。CodePhage能够识别这些链接,并判断这些变量与这些变量有关联。与器官捐赠相似,通过遗传密码的转移让个体更完美。它的工作原理及终成果真的很令人惊讶,这非常酷。


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