• 정보보호학회논문지
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• 제29권5호
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• pp.1039-1048
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• 2019

프로그램 자동 분석 방법 중 하나인 기호 실행은 지난 몇 해 동안 기술적으로 크게 향상 되었다. 그러나 여전히 기호실행 그 자체만을 이용하여 프로그램을 분석하는 것은 실용적이지 않다. 가장 큰 이유로는 프로그램 분석 중에 발생하는 경로 폭발 문제로 인한 메모리 부족으로, 기호 실행을 이용해 프로그램의 모든 경로의 해를 구할 수 없다. 따라서 분석가는 모든 경로의 해를 구하는 것이 아닌 취약성을 갖는 지점으로 기호 실행 탐색 경로를 구성하는 것이 실용적이다. 본 논문에서는 기호 실행 과정에서 사용될 수 있는 정적분석 기반 바이너리 역방향 제어 흐름 그래프 생성 방법 기술을 제안한다. 역방향 제어 흐름 그래프 생성을 통해 분석가는 바이너리 내의 잠재적인 취약지점을 선정할 수 있고, 해당 지점으로부터 생성된 역추적 경로는 향후 기호 실행을 위해 효율적으로 사용될 수 있다. 우리는 리눅스 바이너리(x86)를 대상으로 실험을 진행하였고, 실제로 잠재적인 취약점 선정 및 역추적 경로 생성이 바이너리의 다양한 상황에서 가능함을 보였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.811-820
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• 2017

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.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.1-9
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• 2021

본문에서는 순수 함수형 언어인 하스켈로 작성된 심볼릭 실행의 병렬화를 위한 상태 모나드 기반의 라이브러리에 결정적 병렬화를 적용하기 편리한 API를 설계/구현하고 멀티코어 컴퓨터에서 벤치마크를 통해 실제 성능을 향상을 확인해 본다. 일반적으로 순수 함수형 프로그램은 병렬화가 쉽다고 알려져 있으나 실제 구현에서 핵심 알고리듬 외적인 부분에서 의도치 않은 순차적 데이터 의존성의 발생으로 병렬화가 어려워질 수 있다. 심볼릭 실행 구현에서는 지금껏 사용했던 변수와 겹치지 않는 새 이름을 생성함으로써 서로 다른 범위의 이름이 같은 변수끼리 혼동하는 착오를 피하는 방식을 종종 활용한다. 그런데 이를 순차적 상태 관리로 구현한 경우가 많아 병렬화에 걸림돌이 된다. 이 논문에서는 하스켈의 범용적 이름 관리 라이브러리인 unbound-generics의 새 이름 생성 기능에 순차적 의존성을 회피할 수 있는 확장 기능을 제공함으로써 병렬적 심볼릭 실행 구현을 간소화하는 데 기여하였다. 우리가 구현한 병렬화 확장의 특징은 기존 unbound-generics 라이브러리의 내부 구현을 그대로 유지한 상태의 확장이라는 점으로, 기존에 unbound-generics로 작성된 순차적 심볼릭 실행기의 성능 저하 우려가 전혀 없다는 점이다. 따라서 병렬화가 필요한 부분에만 확장 기능을 적용하는 방식으로 활용하여 성능을 개선할 수 있다.

• 정보보호학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.437-444
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• 2014

본 논문에서는 그래프 기반의 바이너리 코드 동적 실행 경로 탐색 플랫폼을 제안한다. 바이너리 코드의 조건 분기 명령어를 노드(Node), 그 외의 명령어를 에지(Edge)로 구성된 그래프를 정의하며, 이 그래프를 기반으로 하여 실행 경로 탐색을 수행하는 방안을 제안한다. 실험을 통해 제안하는 그래프 기반 바이너리 코드 실행 경로 탐색 플랫폼의 프로토타입이 실행 경로 탐색을 올바르게 수행함을 확인하였으며, 본 논문에서 제안하는 방안을 통해 소프트웨어 테스팅을 보다 효과적으로 수행하여 소프트웨어 보증, 시큐어 프로그래밍 및 악성 프로그램 분석 등을 보다 효과적으로 수행할 수 있을 것으로 기대한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.803-810
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• 2017

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.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권9호
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• pp.3885-3906
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• 2020

Hybrid fuzzing which combines fuzzing and concolic execution, has proved its ability to achieve higher code coverage and therefore find more bugs. However, current hybrid fuzzers usually suffer from inefficiency and poor scalability when applied to complex, real-world program testing. We observed that the performance bottleneck is the inefficient cooperation between the fuzzer and concolic executor and the slow symbolic emulation. In this paper, we propose a novel solution named EPfuzzer to improve hybrid fuzzing. EPfuzzer implements two key ideas: 1) only the hardest-to-reach branch will be prioritized for concolic execution to avoid generating uninteresting inputs; and 2) only input bytes relevant to the target branch to be flipped will be symbolized to reduce the overhead of the symbolic emulation. With these optimizations, EPfuzzer can be efficiently targeted to the hardest-to-reach branch. We evaluated EPfuzzer with three sets of programs: five real-world applications and two popular benchmarks (LAVA-M and the Google Fuzzer Test Suite). The evaluation results showed that EPfuzzer was much more efficient and scalable than the state-of-the-art concolic execution engine (QSYM). EPfuzzer was able to find more bugs and achieve better code coverage. In addition, we discovered seven previously unknown security bugs in five real-world programs and reported them to the vendors.

• 전기학회논문지P
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• 제65권4호
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• pp.242-249
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• 2016

The railway system is being converted to the computer system from the existing mechanical device, and the dependency on software is being increased rapidly. Though the size and degree of complexity of software for railway system are slower than the development speed of hardware, it is expected that the size will be grown bigger gradually and the degree of complexity will be increased also. Accordingly, the validation of reliability and safety of embedded software for railway system was started to become influential as the important issue. Accordingly, various software test and validation activities are highly recommended in the international standards related railway software. In this paper, we presented a software coding analysis tool using symbolic execution for railway system, and presented its result of implementation.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2017년도 추계학술발표대회
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• pp.648-651
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• 2017

프로그램의 코드에 있어서 실행되지 않은 영역은 미지의 영역으로써 각종 에러와 오류의 잠재적 가능성을 지니고 있다. 개발자는 이러한 영역을 모두 검증, 테스팅 해봐야 이후 프로그램의 실행에서 예상치 못한 치명적 오류들에 대응할 수 있을 것이다. 우리는 본 논문에서 소프트웨어 테스팅의 두 가지 기법에 대하여 소개를 하고 이 두 가지를 이용하여 미실행된 영역을 실행시킬 수 있는 방법론을 제안하고자 한다. 실험에서 JaCoCo와 SPF를 사용하여 방법론을 적용하였고 이를 통하여 미실행 영역이 커버되는 테스트 케이스를 자동으로 얻어 낼 수 있었다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2020년도 춘계학술발표대회
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• pp.582-584
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• 2020

기호 실행 (symbolic execution)은 프로그램을 특정 상태로 구동하는 입력 값을 찾는 코드 분석기법이다. 이를 사용하면 자동화 소프트웨어 테스트 기법인 퍼징 (fuzzing)을 훨씬 효율적으로 사용하여 더 많은 보안 취약점을 찾을 수 있지만, 기호 실행의 한계점으로 인하여 쉽게 적용할 수 없었다. 이를 해결하기 위해 인공 지능을 활용한 방법을 소개하겠다.

• 정보보호학회논문지
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• 제28권4호
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• pp.919-928
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• 2018

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.