面向抗攻击测试的攻击语言设计与实现

论文摘要

随着网络攻击威胁的日益加剧,服务器、网络设备、安全设备等重要主机和设备的抗攻击能力越来越受到人们的关注。抗攻击测试(Atrack Resistance Test,ART)通过对目标系统实施模拟攻击,依据攻击的效果评价系统抵御网络攻击的能力,是一种较为直观、有效的反向安全测试方式。抗攻击测试中需要对目标系统发起大量的攻击,专用的攻击语言有利于攻击程序的开发、集成和统一调度,并能够有效的描述抗攻击测试中的攻击信息。现有的攻击语言不能完全满足抗攻击测试的需求,为此,本文在深入研究网络攻击组成元素的基础上,设计并实现了一种面向抗攻击测试的攻击语言——ART Attack Script Language(AASL),用于编写抗攻击测试中的攻击脚本。本文的主要工作有以下几个方面:1、分析并提取了拒绝服务和缓冲区溢出两类典型攻击的原子攻击。将原子论方法引入到网络攻击的研究中,对网络攻击的组成进行细化,使用原子攻击及其相互关系描述网络攻击的组成和结构。采用攻击样本分析的方法,基于攻击的一般过程,提取了拒绝服务攻击和缓冲区溢出攻击的原子攻击,并分析了所提取的原子攻击的通用性和全面性。原子攻击的提取是攻击语言元素设计的基础,有助于分析网络攻击的一般过程和组成元素,灵活地构造攻击行为。2、设计了面向抗攻击测试的攻击语言AASL。按照与攻击的相关性,将AASL语言划分为领域无关部分和领域相关部分:参考C语言和NASL语言,面向组合和调用原子攻击的需要,设计了AASL语言的领域无关部分语法;基于所提取的原子攻击,结合抗攻击测试的要求,设计了AASL语言的领域相关部分的语法元素,使用AASL的内置函数表示各种原子攻击。通过分析AASL的组成元素,对AASL的描述能力进行了说明和分析。3、设计并实现了AASL解释器。依据AASL解释器的功能要求和编译原理理论,设计了AASL解释器的总体结构。构造了AASL的符号表,运用Flex和Bison工具,实现了AASL的词法分析、语法分析功能。使用C语言实现了AASL的领域相关内置函数,通过对语法树的遍历和内置函数的调用完成AASL语义的执行。经测试,AASL的解释器能够正确、有效地完成对AASL脚本的解释执行。4、通过AASL攻击脚本实例验证了AASL语言的攻击能力。基于对脚本运行情况的分析,结合抗攻击测试对攻击语言的要求,分析并总结了AASL语言的特性,AASL语言能够简单、方便地实现各种拒绝服务和缓冲区溢出攻击,并能够有效地为抗攻击测试提供定制的攻击属性描述功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究内容
• 1.3 文章结构安排
• 第二章 攻击语言研究现状
• 2.1 现有攻击语言的分类
• 2.2 抗攻击测试对攻击语言的要求
• 2.3 典型的漏洞利用语言
• 2.3.1 NASL语言
• 2.3.2 CASL语言
• 2.4 本章小结
• 第三章 原子攻击研究
• 3.1 原子攻击相关概念
• 3.1.1 原子攻击
• 3.1.2 原子攻击间的关系
• 3.1.3 原子攻击序列
• 3.2 原子攻击提取方法
• 3.2.1 基于样本分析的原子攻击提取
• 3.2.2 攻击样本选择方法
• 3.2.3 样本中的原子攻击提取
• 3.2.4 典型攻击的原子攻击提取
• 3.3 DoS原子攻击
• 3.3.1 DoS攻击概述
• 3.3.2 DoS原子攻击提取
• 3.3.2.1 攻击样本的选择
• 3.3.2.2 DoS原子攻击的提取原则
• 3.3.2.3 样本分析过程示例
• 3.3.2.4 样本分析结果
• 3.3.3 DoS原子攻击详述
• 3.3.4 DoS攻击构造实例
• 3.4 缓冲区溢出原子攻击
• 3.4.1 缓冲区溢出攻击概述
• 3.4.2 缓冲区溢出原子攻击提取
• 3.4.2.1 研究样本的选择
• 3.4.2.2 缓冲区溢出原子攻击的提取原则
• 3.4.2.3 样本分析过程示例
• 3.4.2.4 样本分析结果
• 3.4.2.5 ShellCode收集与分类
• 3.4.3 缓冲区溢出原子攻击列表
• 3.4.4 缓冲区溢出攻击构造实例
• 3.5 通用的原子攻击
• 3.6 原子攻击的分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 AASL攻击语言设计
• 4.1 AASL语言设计基础
• 4.2 AASL语言的组成结构
• 4.3 AASL领域无关语法
• 4.3.1 标识符
• 4.3.2 数据类型
• 4.3.3 运算符
• 4.3.4 变量
• 4.3.5 函数
• 4.3.6 语句
• 4.4 AASL领域相关部分
• 4.4.1 攻击行为描述
• 4.4.2 攻击探测
• 4.4.3 攻击数据构造
• 4.4.4 数据包构造
• 4.4.5 套接字构造
• 4.4.6 数据收发
• 4.4.7 分布式控制
• 4.4.8 ShellCode构造
• 4.4.9 攻击工具调用
• 4.4.10 AASL语言元素与原子攻击的对照关系
• 4.5 AASL语法的BNF范式
• 4.6 AASL语言攻击能力分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 AASL解释器的实现
• 5.1 AASL解释器的功能与结构
• 5.2 词法分析
• 5.2.1 正则表达式和有穷状态自动机
• 5.2.2 使用Flex生成AASL的词法分析器
• 5.3 语法分析
• 5.3.1 语法分析与上下文无关文法
• 5.3.2 使用Bison生成AASL的语法分析器
• 5.4 语义执行
• 5.4.1 主要数据结构
• 5.4.2 语义执行过程
• 5.4.3 原子攻击的实现
• 5.4.4 原子攻击的扩展
• 5.5 本章小结
• 第六章 AASL攻击脚本实例
• 6.1 AASL语言的编写及其开发环境
• 6.2 脚本实例与分析
• 6.2.1 SYNFlood攻击脚本
• 6.2.2 IIS SSL溢出攻击脚本
• 6.3 AASL语言的特点
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 主要工作总结
• 7.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 附录
• 作者简介 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢