基于工控協(xié)議的Fuzzing測(cè)試方法研究及工具實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)，信息技術(shù)高速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，打破了工業(yè)控制系統(tǒng)在國(guó)家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的隔離機(jī)制，同時(shí)各類(lèi)安全事件的頻發(fā)已引起業(yè)界對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)安全問(wèn)題的高度關(guān)注。工控協(xié)議是工業(yè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制以及自動(dòng)化功能的通信媒介，通過(guò)對(duì)其測(cè)試可以有效挖掘工業(yè)控制系統(tǒng)中潛在的異?；蚵┒?。為提高測(cè)試效率，本文將對(duì)工控協(xié)議的自動(dòng)化測(cè)試方法進(jìn)行深入研究。
　　Fuzzing測(cè)試方法作為一種高效的自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)，已被廣泛使用并取得良好的效果。通過(guò)對(duì)Fuzz

2、ing測(cè)試的理論基礎(chǔ)梳理，對(duì)典型的Fuzzing測(cè)試工具Sulley的工作原理和應(yīng)用特點(diǎn)剖析，本文提出了一種面向工控協(xié)議的Fuzzing測(cè)試報(bào)文生成算法，并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的原型系統(tǒng)。首先，為提高Fuzzing測(cè)試效率，本文引入了ABNF協(xié)議模型對(duì)工控協(xié)議進(jìn)行統(tǒng)一描述。同時(shí)，本文通過(guò)引入解析樹(shù)和樣本樹(shù)的概念，提出了基于協(xié)議描述模型的Fuzzing測(cè)試報(bào)文解析生成算法。算法根據(jù)模型構(gòu)造帶有屬性值和取值范圍的解析樹(shù)，經(jīng)過(guò)初始化、裁剪、細(xì)粒度劃分等

3、操作構(gòu)造雙向樣本樹(shù)，最后對(duì)樹(shù)節(jié)點(diǎn)變異生成測(cè)試用例集合用于Fuzzing測(cè)試，其主要包含解析樹(shù)構(gòu)造算法、樣本樹(shù)構(gòu)造算法、報(bào)文變異算法以及測(cè)試用例生成算法四個(gè)算法。隨后，本文基于該報(bào)文解析生成算法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了層次化的面向工控協(xié)議的Fuzzing測(cè)試工具原型。該原型主要包含執(zhí)行驅(qū)動(dòng)層、調(diào)用支持層和測(cè)試用例層三層結(jié)構(gòu)。其中，執(zhí)行驅(qū)動(dòng)層用于針對(duì)不同的待測(cè)對(duì)象和載體協(xié)議，編寫(xiě)相應(yīng)的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)程序。調(diào)用支持層主要是為其他框架層提供功能支撐組件。測(cè)試用

4、例層主要提供測(cè)試用例生成的具體實(shí)現(xiàn)，并傳遞給執(zhí)行驅(qū)動(dòng)層進(jìn)行Fuzzing測(cè)試。在本文工具原型中，調(diào)用支持層、測(cè)試用例層及執(zhí)行驅(qū)動(dòng)層之間均存在數(shù)據(jù)交互及組件調(diào)用。
　　最后，本文為對(duì)提出的Fuzzing測(cè)試方法進(jìn)行比較分析，分別將實(shí)現(xiàn)的工具原型和Sulley工具對(duì)基于Modbus TCP協(xié)議的PLC進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)二者進(jìn)行了定量分析和定性分析。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，本文實(shí)現(xiàn)的測(cè)試工具能夠有效的檢測(cè)工控設(shè)備中的異常，并且在測(cè)試用例的生成