1989年的模糊测试技术如何在2018年仍发现Linux漏洞

1989年的模糊测试技术

随着2019年临近,让我们回顾历史寻求改进。我们将目光投向30年前,重新审视模糊测试的开山之作:Barton P. Miller教授1990年发表的《UNIX工具可靠性实证研究》及其1995年续作《模糊测试再探》。

本文将使用原始论文中完全相同的测试工具,在现代Ubuntu Linux系统中寻找漏洞。这两篇论文不仅提供了研究背景,更包含了惊人的预见性------它们准确预测了随后十年代码中普遍存在的漏洞类型。

技术概览

模糊测试程序通过生成随机字符流(可选择可打印字符/控制字符/非打印字符)进行测试,其核心特性包括:

  • 使用随机种子确保结果可复现(现代模糊测试工具常缺失此功能)
  • 通过脚本自动检测程序崩溃(生成core dump)
  • 手动识别程序挂起
  • 适配器支持交互式程序(1990)、网络服务(1995)和X图形程序(1995)测试

原始研究覆盖4种处理器架构(i386/CVAX/Sparc/68020)和5个操作系统(4.3BSD/SunOS/AIX/Xenix/Dynix)。结果显示:

  • 1990年测试中25-33%工具存在故障
  • 1995年测试中GNU/Linux故障率最低(9%)

现代复现方法

我们使用1995年代码库fuzz-1995-basic进行测试,仅更新测试目标列表以适配现代Linux环境。测试工具链保持原始状态,仅对部分过时软件包进行等效替换:

原始工具 现代替代 替换原因
cfe cc1 C预处理器等效
dbx gdb 调试器等效
ditroff groff 排版系统继任者
... ... ...

测试结果对比

系统版本 崩溃数 挂起数 测试总数 故障率
Slackware 2.1.0 (1995) 4 1 55 9%
Ubuntu 14.04 (2014) 2 2 81 5%
Ubuntu 18.10 (2018) 1 1 81 2%

典型漏洞分析

  1. glibc缓冲区溢出

    ul工具中发现的实际上是glibc漏洞(2016年报告仍未修复),表现为sprintf写入固定长度缓冲区的经典问题:

    c 复制代码
    errstr(const char *s, const char *t) {
      char buff[100];
      sprintf(buff, s, t);  // 缓冲区溢出风险
      err(buff);
    }
  2. 拼写检查死锁
    spellispell通过管道通信时产生经典死锁:

    • spell阻塞写入超过4096字节的行
    • ispell阻塞等待确认已读取修正数据
  3. Fortran编译器崩溃
    f2c转换器中的错误处理函数存在30年历史遗留漏洞,其变更日志可追溯至1989年。

历史启示

原始论文的三大预言至今有效:

  1. C语言类型系统存在根本缺陷
  2. 基础模糊测试始终有效
  3. 开发者修复漏洞意愿低下

尽管现代Linux系统故障率已从9%降至2%,但完全消除基础性漏洞仍需持续努力。这项研究证明,即使是最简单的自动化测试方法,经过30年仍能发现当代软件中的关键缺陷。

(全文完)

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