软件学报

作者：鲁法明，唐梦凡，包云霞，曾庆田，李彦成

单位：鲁法明，山东科技大学 计算机科学与工程学院, 山东 青岛 26659011,唐梦凡，山东科技大学 计算机科学与工程学院, 山东 青岛 26659002,包云霞，山东科技大学 数学与系统科学学院, 山东 青岛 26659003,曾庆田，山东科技大学 计算机科学与工程学院, 山东 青岛 26659004,李彦成，百度在线网络技术(北京)有限公司, 北京 10019305

关键词：软件验证;并发漏洞;Petri网;UAF漏洞;反向展开

基金：国家自然科学基金（61602279）；山东省泰山学者工程专项基金（ts20190936）；山东省高等学校青创科技支持计划（2019KJN024）；山东省自然科学基金智慧计算联合基金（ZR2021LZH004）；青岛市西海岸新区2022年“揭榜挂帅”技术攻关项目

Use-after-free （UAF）漏洞是多线程程序的常见并发缺陷.预测性UAF漏洞检测方法因兼顾误报率和漏报率而备受关注.然而，已有的预测性UAF检测方法未结合待检测目标作针对性优化，当程序规模大或行为复杂时会导致检测效率低下.为了解决上述问题，提出一种目标导向的多线程程序UAF漏洞检测方法.首先，由程序运行轨迹挖掘程序的Petri网模型；之后，针对每一个潜在可构成UAF漏洞的内存Free/Use操作对，以触发该漏洞为目标导向，在程序的Petri网模型中添加保持操作间因果约束和数据一致性的行为控制结构；在此基础上，设计了一种基于Petri网反向展开的UAF漏洞检测方法.该方法每次只针对1个潜在的UAF漏洞，有针对性地验证其真实性，从而保证检测的效率.与此同时，为了减少待检测的潜在UAF漏洞数量，提出了一种新型向量时钟进行Free操作与Use操作间的因果关系自动识别，据此对潜在的UAF漏洞进行筛选.结合多个程序实例对所提方法进行了实验评估.实验结果表明，所提方法在检测的效率和准确性方面较主流方法有所提高.

来源：2023年第7期

《软件学报》期刊编辑部

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