基于函數(shù)控制流圖比對算法的二進制可執(zhí)行程序相似性分析系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)的中期報告

基于函數(shù)控制流圖比對算法的二進制可執(zhí)行程序相似性分析系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)的中期報告一、選題背景二進制可執(zhí)行程序的相似性分析是惡意代碼分析、軟件漏洞發(fā)現(xiàn)和代碼抄襲檢測等領(lǐng)域中的重要研究問題，也是二進制分析技術(shù)的重要應(yīng)用之一。從二進制程序外觀的角度來看，不同編寫目的的程序往往擁有相似的功能模塊和代碼片段，因此對二進制程序進行相似性分析可以幫助分析者借助慣性思維或先驗知識快速捕捉程序的結(jié)構(gòu)、功能和設(shè)計原則，也可以幫助檢測軟件開發(fā)過程中的漏洞和抄襲行為。目前常見的二進制程序相似性分析方法包括基于序列比對的方法、基于指令統(tǒng)計和模式匹配的方法、基于匯編控制流圖的方法、基于函數(shù)調(diào)用圖的方法等。其中，基于函數(shù)控制流圖的方法是較為常用的方法之一，通過繪制函數(shù)調(diào)用圖和控制流圖來表示程序的執(zhí)行過程和程序結(jié)構(gòu)，采用相似子圖匹配算法來計算二進制程序之間的相似程度。在本項目中，我們基于函數(shù)控制流圖比對算法，設(shè)計并實現(xiàn)了二進制程序相似性分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)將二進制程序編譯成LLVMIR、使用IDAPro提取反匯編語句、利用自研的IR構(gòu)建和CG構(gòu)建工具分別生成IRCFG和CGCFG、通過IRCFG和CGCFG提取出函數(shù)控制流圖、采用基于子圖匹配的相似性度量算法計算相似度。該系統(tǒng)具有高效性，能夠支持百萬級別的二進制文件比對和快速生成可視化報告。二、設(shè)計思路本項目采用的是基于函數(shù)控制流圖比對算法的二進制程序相似性分析方法。設(shè)計思路如下：1.二進制程序預(yù)處理首先，將需要比對的二進制程序編譯成LLVMIR，并使用IDAPro提取反匯編語句，獲得二進制程序的匯編代碼。2.控制流圖構(gòu)建利用自研的IR構(gòu)建和CG構(gòu)建工具，可以分別生成IRCFG和CGCFG。這些圖形表示了二進制程序中的控制流轉(zhuǎn)換，可以作為程序結(jié)構(gòu)的表示形式。3.函數(shù)控制流圖提取通過IRCFG和CGCFG，可以提取出二進制程序中的函數(shù)控制流圖。在這些圖形中，每個函數(shù)都是一個節(jié)點，函數(shù)調(diào)用則用有向邊相連。4.相似性匹配采用基于子圖匹配的相似度度量算法來計算函數(shù)控制流圖之間的相似程度，并將相似性度量結(jié)果用于二進制程序的相似性分析。5.可視化報告生成將相似度評估結(jié)果可視化，生成報告并輸出結(jié)果。三、目前進度目前我們已經(jīng)完成了二進制程序預(yù)處理、IRCFG和CGCFG構(gòu)建、函數(shù)控制流圖提取以及相似性匹配的部分工作。具體來說，我們已經(jīng)實現(xiàn)了以下功能：1.編寫了二進制程序的預(yù)處理功能，可以將二進制程序編譯成LLVMIR語言。2.利用IDAPro提取反匯編語句，獲得二進制程序的匯編代碼。3.設(shè)計并編寫了IR構(gòu)建和CG構(gòu)建工具，可以將LLVMIR語言轉(zhuǎn)為IRCFG和CGCFG，并進行函數(shù)控制流圖提取。4.基于子圖匹配的相似性度量算法已經(jīng)實現(xiàn)，可以計算函數(shù)控制流圖之間的相似程度。5.使用C++語言編寫部分代碼，基本實現(xiàn)了系統(tǒng)框架和相似性分析功能，能夠?qū)崿F(xiàn)二進制程序之間的相似度評估和報告生成。四、下一步計劃我們的下一步計劃是：1.完善系統(tǒng)框架和代碼實現(xiàn)，將所有模塊進行整合，并實現(xiàn)快速的相似度計算和報告生成功能。2.進行性能優(yōu)化，提高系統(tǒng)計算效率和可擴展性。3.設(shè)計并編寫用戶界面，實現(xiàn)良好的用戶體驗。4.進行大型數(shù)據(jù)集上的測試和評估，檢驗系統(tǒng)的性能和可用性。五、總結(jié)本項目基于函數(shù)控制流圖比對算法，設(shè)計并實現(xiàn)了二進制程序相似性分析系統(tǒng)。我們已