[发明专利]一种基于协议状态图深度遍历的工控漏洞挖掘方法

说明书

本发明涉及一种基于协议状态图深度遍历的工控漏洞挖掘方法。该方法包括：1)获取目标设备的网络数据包，对网络数据包进行预处理得到待分析数据包集合；2)对待分析数据包集合中的数据包进行分块处理得到大量协议基础块；3)提取单数据包内协议基础块间的约束关联关系及数据包间的状态转移关联关系，并以此为基础构造协议状态图；4)按深度优先方式对协议状态图进行遍历，生成并发送相应的畸形数据包；5)探测目标设备是否存活，若目标设备崩溃则根据畸形数据包编写POC脚本进行漏洞验证，从而发现目标设备中存在的安全漏洞。本发明能够有效地发现物联网及工业控制系统设备中存在的安全漏洞，解决了传统的漏洞挖掘方法有效性较差的问题。

技术领域

本发明涉及网络协议安全、物联网/工业控制系统安全及安全测试技术领域，尤其涉及一种基于协议状态图深度遍历的安全漏洞挖掘方法。

背景技术

随着物联网、智慧城市、智能电网的普及，近年来针对物联网及工业控制系统设备的各种网络攻击事件日益增多，暴露出物联网及工业控制系统设备中存在大量的安全漏洞。主动发现物联网及工业控制系统设备中存在的安全漏洞并进行修复成为了一项重要的安全防护措施。

由于物联网设备及工业控制系统设备具有封闭性、难以调试、系统实时性高、难以仿真等特点，传统的漏洞挖掘方法，比如逆向分析、符号执行、污点跟踪等方法很难取得较好的效果。为了能有效地发现物联网及工业控制系统设备中存在的安全漏洞，需要一套专门针对物联网及工业控制系统设备的漏洞挖掘系统。

本发明提出一种基于协议状态图深度遍历的的工控漏洞挖掘方法，通过远程fuzz测试来实现，主要用来有效发现物联网及工业控制系统设备中存在的安全漏洞。Fuzz测试也叫“模糊测试”，是一种挖掘软件安全漏洞、检测软件健壮性的黑盒测试，它通过向软件输入非法的字段，观测被测试软件是否异常而实现。

发明内容

本发明解决的问题是针对物联网及工业控制系统中使用的网络通信协议，提出一种基于协议状态图深度遍历的工控漏洞挖掘方法，根据数据包内协议基础块间的约束关联关系及数据包间的状态转移关联关系构造协议状态图，基于协议状态图进行远程fuzz测试，达到有效发现物联网及工业控制系统设备中存在的安全缺陷的目的。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种基于协议状态图深度遍历的工控漏洞挖掘方法，首先获取目标设备的网络数据包，对网络数据包进行预处理得到待分析数据包集合；对待分析数据包集合中的数据包进行分块处理得到大量协议基础块，提取单数据包内基础块间的约束关联关系及多数据包间的状态转移关联关系，并以此为基础构造协议状态图；按深度优先方式对协议状态图进行遍历，生成并向目标设备发送相应的畸形数据包；同时探测目标设备是否存活，若目标设备崩溃则可根据畸形数据包编写POC(漏洞验证)脚本进行漏洞验证从而发现目标设备中存在的安全漏洞；重复畸形数据包的发送与目标存活探测的过程，直到协议状态图遍历完毕。

上述方法的具体步骤包括：

步骤1，通过与目标设备进行交互，利用数据包嗅探器抓取目标设备的网络数据包；

步骤2，对捕获的网络数据包进行预处理，得到待分析数据包集合；

步骤3，利用协议自动化分析方法，对集合中的网络数据包进行分块处理，得到大量的协议基础块；

步骤4，结合自动化分析及人工分析的方式，对网络数据包内的协议基础块进行函数关联，获得约束关系，对网络数据包之间的转移关系进行关联，获得状态转移关联关系；

步骤5，以协议基础块、块与块之间的约束关联关系及数据包之间的状态转移关联关系为基础构造协议状态图，其中，每个节点为协议的一个状态，节点属性为协议基础块及其约束关联关系，每条边为协议状态间的状态转移关联关系；