基于指令执行记录的二进制程序动态切片技术

摘要

为了从Windows操作系统用户群中吸引潜在用户，UnifiedKernel系统旨在于Linux操作系统上运行Windows应用。在用既有软件测试UnifiedKemel系统与Windows操作系统的兼容性时，开发人员遇到了比较大的困难。由于没有源代码，面对黑箱时，程序开发人员必须分析每一行程序指令，这个开销是很大的，而且由于很多指令与出现的程序异常行为无关，因此效率也是很低下的。 在这种契机之下，本文提出了在没有源代码的情况下，对二进制程序进行动态切片的技术，找出和程序异常行为相关的指令，减少开发人员需要分析的指令数目，为他们减轻工作压力，提高工作效率。 本文主要完成了以下两方面的工作： (1)为利用基于指令执行记录的二进制动态程序切片方法提供了理论上和技术上的准备。文章探讨了动态反汇编的方法，并论述了只需要指令执行记录和程序控制依赖图切片技术的可能性； (2)提出了基于指令执行记录的二进制动态程序切片方法，并设计实验证明该方法是正确的，而且有效提高了开发人员的工作效率。 在实验中，作者发现，根据文章提出的方法找到的与程序异常行为相关的指令，大小约为原程序大小的10％至30％，调试人员需要分析的指令条数也就被削减为原来的1/3至1/10，有效地达到了目的。 文章的工作指出，对二进制程序进行动态程序切片是可行的，基于指令执行记录的方法使得该技术更为实际。该技术能有效减少调试人员需要分析的指令数目，提高工作效率。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2 UnifiedKernel项目

1.3 UnifiedKernel项目遇到的问题

1.4动态程序切片工作的法律后果

1.5本文的主要工作和安排

第2章现有程序切片技术

2.1程序分析的分类

2.2程序切片技术

2.2.1静态切片技术

2.2.2动态程序切片

2.2.3混合程序切片

2.2.4并发动态程序切片

2.2.5条件程序切片

2.2.6不定形程序切片

2.3程序切片技术的应用

2.3.1程序调试

2.3.2代码聚合度度量

2.3.3程序理解

2.3.4软件安全性分析

2.3.5程序正确性分析

2.4现有程序切片技术的不足

2.5本章小结

第3章二进制程序的初步处理

3.1概述

3.1.1程序切片技术的步骤

3.1.2术语定义

3.2动态反汇编

3.2.1指令获取

3.2.2指令解码

3.3记录执行序列

3.3.1需要记录的执行信息

3.3.2函数的分划和控制流图的生成

3.4控制依赖图

3.4.1指令支配和控制依赖关系

3.4.2控制依赖图的建立

3.5本章小结

第4章基于指令执行记录的程序切片

4.1概述

4.2结构化程序的动态切片

4.3程序切片中的其他因素

4.3.1半结构化程序中的无条件跳转指令

4.3.2 CALL指令和RET指令

4.3.3未遍历所有枝的条件跳转指令

4.3.4系统调用的影响

4.4本章小结

第5章实验设计与结果

5.1实验设计

5.2实验结果

5.3本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

作者简历

致谢