Group of Software Security In Progress

GoSSIP @ LoCCS.Shanghai Jiao Tong University

Security Namespace: Making Linux Security Frameworks Available to Containers

作者: Yuqiong Sun, David Safford, Mimi Zohar, Dimitrios Pendarakis, Zhongshu Gu and Trent Jaeger

单位: Symantec Research Labs, GE Global Research, IBM Research and Pennsylvania State University

出处: USENIX Security Symposium 2018

原文: https://www.usenix.org/system/files/conference/usenixsecurity18/sec18-sun.pdf


轻量级虚拟化(即容器)无需使用单独的内核即可为应用程序提供虚拟主机环境,实现更好的资源利用率和效率。但是,共享内核会妨碍容器利用传统VM可用的安全功能,无法应用本地策略来管理完整性度量,代码执行,强制性访问控制等。在本文中,作者提出了一种内核抽象security namespaces,它能使容器自主控制其安全性。作者提出了一种可以向容器动态的分发操作的路由方案,保证由一个容器产生的安全策略不会影响主机或其他容器。最后展示了在Docker上使用针对内核的完整性度量和强制访问控制的security namespace。结果表明,security namespace可以有效地缓解容器内部的安全问题,系统调用的额外消耗小于0.7%,应用程序吞吐量几乎相同。因此,security namespaces的实现可以使容器获得自主控制的能力并且不会破坏主机和其他容器的安全性。

StateDroid: Stateful Detection of Stealthy Attacks in Android Apps

作者:Mohsin Junaid, Jiang Ming, David Kung

单位:University of Texas at Arlington

出处:Annual Computer Security Applications Conference, ACSAC 2018

链接:Paper, Website, Github


Introduction

越来越多的Android恶意软件通过延长生命周期来隐藏自身的恶意行为,这类恶意软件相当长的一段时间内都没有被发现。作者根据对这类软件的分析经验总结出有以下三个特点:

  1. 隐蔽攻击经历多个状态
  2. 状态之间的转换是由一系列攻击动作引起的
  3. 攻击动作通常涉及不同对象上的多个Android API

于是作者设计一个名为StateDroid的双层有限状态机(FSM)模型,用于描述状态转换方面的多步骤隐蔽攻击。StateDroid把Android API和攻击的语义抽象为霍恩子句,然后通过霍恩子句验证自动构建双层FSM模型。作者开发并开源了StateDroid的原型,使用1,505个Google Play应用程序和1,369个恶意应用程序进行了评估,并发现7.5%的Google Play应用程序存在了隐蔽攻击。

Beyond Credential Stuffing: Password Similarity Models Using Neural Networks

作者:Bijeeta Pal [1], Tal Daniely [2], Rahul Chatterjee [1], Thomas Ristenpart [1]

单位:Cornell Tech (康奈尔理工分校) [1], Technion (以色列理工学院) [2]

出处:IEEE Symposium on Security and Privacy (S&P 2018)

原文Beyond Credential Stuffing: Password Similarity Models Using Neural Networks

相关材料会议: S&P 2018个人主页,


一、背景

随着互联网的快速发展,我们的日常活动逐渐的由真实世界转向了虚拟世界(网络世界),互联网的发展是一种必然的趋势,那么,我们在互联网上的活动越来越频繁也是必然结果。互联网世界广阔而又丰富,但它似乎也可以被划分为一个个的小区域(比如:论坛、社区等),进入这些小区域通常需要经过一道门槛,那就是登录界面,在很多论坛中,一般只有注册的用户才能进入并访问论坛里面的资源。因此,我们在网络世界的活动就伴随着一系列的凭据(用户名和密码等)。在不同的网站上有不同的用户名和密码(当然也可以相同),而在有些网站上,可能会涉及到用户的隐私信息(比如淘宝、天猫、12306等),如果我们在不同的网站上使用相同的账户名和密码,就会增加泄露隐私信息的风险(因为攻击者只要从其中一个网站上拿到我们的凭据,那他就可以使用该凭据在其它网站上登录)。并且,目前已经存在某些大型网站的用户信息被泄露的情况,因此,在不同的网站上使用不同的凭据是比较安全的选择。即使我们的凭据在某一个网站上被泄露了,也不影响其它网站上的凭据。

Debloating Software Through Piece-Wise Compilation and Loading

作者:Anh Quach,Aravind Prakash

单位:Lok Yan Air Force Research Laboratory

出处:USENIX Security Symposium 2018

原文:https://www.usenix.org/system/files/conference/usenixsecurity18/sec18-quach.pdf


现代操作系统极大依赖于动态链接共享库来节省物理内存,当可执行文件加载某个动态库进内存时,无论用到了这个共享库中的多少函数,整个共享库都会被加载进内存。这是一个巨大的安全隐患,没有被使用到的部分通常被用来实施复用攻击,如ret2libc,rop等。这篇论文里,作者提出了一个从编译到装载时的框架来帮助程序将没有用到的共享库部分清零,从而减少安全隐患。

Shaping Program Repair Space With Existing Patches and Similar Code

作者:Jiajun Jiang, Yingfei Xiong, Hongyu Zhang, Qing Gao, Xiangqun Chen

单位:Peking University, The University of Newcastle

出处:The ACM SIGSOFT International Symposium on Software Testing and Analysis (ISSTA) 2018

原文:https://xgdsmileboy.github.io/files/paper/simfix-issta18.pdf


Abstract

本文提出了一种新的自动化程序修复(automatic program repair,APR)技术,该技术同时基于已有的补丁(existing patches)和相似的代码(similar code)来缩小程序修复的搜索空间。一方面,该技术通过分析已有的补丁,得到一组出现频率较高的对于目标代码的抽象修正操作(abstract modifications),形成一个程序修复的抽象空间(abstract space)。另一方面,该技术通过分析在同一项目中相似的代码片段,得到一组对于目标代码的具体修正操作(concrete modifications),形成一个程序修复的具体空间(concrete space)。最后,该技术通过将抽象空间与具体空间求交集,并执行细粒度代码自适应以生成补丁。作者基于上述方案实现了SimFix工具原型,并且在Defects4J数据集上对其进行了评估。结果表明,SimFix成功修复了数据集中的34个bug,其中13个还未曾被现有的技术修复过。

Short Text, Large Effect: Measuring the Impact of User Reviews on Android App Security & Privacy

作者:Duc Cuong Nguyen, Erik Derr, Michael Backes, Sven Bugiel

单位:CISPA Helmholtz Center等

出处:IEEE Symposium on Security and Privacy (S&P) 2019

原文:https://publications.cispa.saarland/2815/1/main_sp.pdf


文章概述

应用市场提供的App评论功能,为开发者与用户的沟通建立起了通道,用户可以及时地向开发者提出反馈。但目前还不清楚用户在多大程度上会使用评论来指出他们对App相关的安全和隐私问题的担心、用户具体担心哪些方面、以及开发者是如何对此类与安全和隐私相关的评论做出反应。在这篇文章中,作者对这些问题进行了研究(第一次),使用NLP技术对Google Play上2583个App的450万条评论进行处理,识别出其中5527个与安全和隐私相关的评论(security- and privacy-related reviews, SPR)。对于与SPR相关的每一App版本,作者使用静态分析的方式提取出评论中提到的App的权限保护功能,并发现60.77%的SPR都可以对应到App中与安全和隐私相关的更新(security- and privacy-related app updates, SPU)。作者通过进一步的分析表明了SPR是预测App隐私相关更新的重要因素,用户评论能够促进App隐私保护的提升,同时大概半数的App隐私相关的更新都与三方库代码有关。

The Design and Implementation of Hyperupcalls

作者:Nadav Amit, Michael Wei

单位:VMware Research

出处:USENIX Annul Technical Conference 18 (CCF-A, 计算机体系结构/并行与分布计算/存储系统)

原文:The Design and Implementation of Hyperupcalls


简介

硬件虚拟化引入了抽象的虚拟机,使得宿主机(Hypervisor)可以运行多个客户机(Guest)操作系统。每个客户机都会认为自己运行在独立的硬件之上。虚拟化的目标就是明确区分虚拟机和真机,这带来一个语义鸿沟,就是虚拟和真机不知道对方在特定场景下做了什么选择。

解决这样的语义鸿沟往往会带来严重的性能问题,前沿的做法是半虚拟化。半虚拟化引入hypercallupcall。其中前者像是Guest向Hypervisor引起的系统调用,后者反之。这种设计有很多问题:

  • 半虚拟化机制需要做上下文切换,如果频繁地使用的话,会带来性能损耗(may be substantial )
  • 切换不能并行
  • 开发一个半虚拟化特性需要guest和hypervisor配合开发

另一类方案是虚拟机自省,这种方案的实践高度依赖于操作系统的结构,操作系统的一些微小变化可能就令其失效,甚至引入新的攻击面。最后,这类方案只能简单沦入入侵检测领域。

基于上面的问题,作者提出了用以Hypervisor和Guest通信的Hypercall这一类机制,该机制有如下特点:

  • 高效
  • 容易部署
  • 功能全面

为了证明上面三个点,作者实现了TLB Shootdown、Discarding Free Memory、Tracing、Kernel Self-Protection这4种Hyperupcall。(事实上,Hyperupcall是一个Hypervisor开发者提供给操作系统开发者的一个界面,方便操作系统开发者实现自己的某些需求)

每种Hyperupcall都通过基本框架进行部署,在基本框架中,作者实现了一个编译器和一个验证器,它们对Hyperupcall做复杂性和有限性的验证,以保证Hyperupcall不会太复杂和越过限制来执行。

REDQUEEN: Fuzzing With Input-to-State Correspondence

作者:Cornelius Aschermann, Sergej Schumilo, Tim Blazytko, Robert Gawlik and Thorsten Holz

单位:Ruhr-Universit¨at Bochum

会议:The Network and Distributed System Security Symposium 2019

链接:https://www.ei.ruhr-uni-bochum.de/media/emma/veroeffentlichungen/2018/12/17/NDSS19-Redqueen.pdf


Introduction

#### Smarter fuzzing 在过去几年,smarter的fuzzing无论在学术还是工业上都取得了很大进展。代表:afl。
理想的smarter fuzzing基于一个最小的先验知识集合开始fuzz,但这和高效率的fuzzing所需要的两个假设相冲突:1.从一个好的seed input合集开始,2.拥有一个输入格式的生成器产生符合格式的input。afl使用反馈驱动的fuzzing方式来解决这个问题,它使用一个队列保留在fuzzing中产生新的code coverage的输入,从而“学习”到一个更有趣的输入集合。

SPEAKER: Split-Phase Execution of Application Containers

作者: Lingguang Lei, Jianhua Sun, Kun Sun, Chris Shenefiel, Rui Ma, Yuewu Wang, and Qi Li

单位: Institute of Information Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China

出处: DIMVA’17

原文: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-60876-1_11


由于syscall是进入内核的进程的入口点,Linux seccomp filter已集成到流行的容器管理工具(如Docker)中,以有效地约束容器可用的syscall。但是,Docker缺少一种方法来获取和定制给定应用程序的syscall集合。在本文中,作者提出了一种名为SPEAKER的容器安全机制,它可以通过在两个不同的执行阶段(即启动阶段和运行阶段)定制和分析其所需的syscall来显着减少对给定应用程序容器的可用系统调用数量。

Precise and Accurate Patch Presence Test for Binaries

题目:Precise and Accurate Patch Presence Test for Binaries 作者:Hang Zhang, Zhiyun Qian

单位:University of California, Riverside (加州大学河滨分校)

出处 USENIX Security Symposium (USENIX) 2018

原文:https://www.usenix.org/system/files/conference/usenixsecurity18/sec18-zhang.pdf

相关材料:会议:USENIX 2018个人主页PPT演讲视频Github


一、背景

在软件中,如果出现漏洞或者是瑕疵,一般是使用打补丁的方式来修复或者更新软件。但是就目前的实际开发情况来看,软件代码的复用已经是一种常态,特别是针对大型的开源项目,往往会被很多不同的开发者复用。这本来不是什么严重的问题,因为开源出来的项目代码,本就是想提供给大家使用,并获得大家的认可,或者是获得大家的一些宝贵的修改意见和建议,以便于进一步完善开源项目,为开源社区提供更好的服务。开发者在遵循开源协议的前提下,既可以把开源代码应用到自己创建的新的开源项目中,也可以应用到自己的闭源项目中。因此,一个重要的问题就出现在我们眼前:当一个备受欢迎的开源项目被无数开发者所复用时,这个开源项目中所出现的任何问题(例如 BUG 或者漏洞等)都会影响到所有复用该项目的应用,当开源项目中的代码更新、或者是修复漏洞之后,那些复用该项目的应用能不能及时的更新相应的代码,这就成为一个比较严重的问题。特别的,当某一个备受欢迎的开源项目中出现严重的安全漏洞之后,该开源项目可能很快的就修复了这个漏洞,并更新了代码,但是复用该开源项目的众多应用能不能都及时的更新代码、修复漏洞,这就会严重的影响这些应用的安全性,甚至使得这些应用(未更新的应用)直接暴露在不安全的网络环境中,极易被攻击者所攻击。

因此,如何能够有效的检测目标应用中是否更新了相应的补丁,这是一个非常有意义的研究方向。就目前的研究情况而言,有两个明显的分支,一个是“源到源(Source to Source)”的检测方法,该方法操作的对象都是源代码,并且通常需要提供补丁的相应信息(例如,删除了一行代码并且添加了另一行代码);另一种方式是“二进制到二进制(Binary to Binary)”的检测方法,该方法单纯的比较二进制文件,因此,一般不需要相应的补丁信息。