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Anemone95/taint-benchmark

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Intro

taintbenchmark用于评估污点分析扫描器引擎的能力。

白盒扫描器的普遍使用污点分析技术,那么有两方面影响这扫描器的准确性:扫描器引擎本身(如是否支持准确的过程间分析)和规则完备性(如source、sink配置是否充分);

在相同benchmark上使用不同规则比较不同扫描器是无意义的。

辅助类

Transformer

image-20201005205535293

  • [I] Transformer:Transformer接口实现String transform(String from)方法;
  • [C] GoodTransformer:transform方法返回固定字符串(不传播污点);
  • [C] BadTransformer:transform方法返回原字符串(传播污点);
  • [C] GoodConstructor:transform方法返回固定字符串,但其属性s保存有污点(不传播污点);
  • [C] GoodConstructor:transform方法返回属性s,其属性s保存有污点(传播污点);

Container

image-20201010164412564

Container包含容器(污染)字段obj和安全字段clean,有setObj()和setSetObj()方法设置obj,有getObjObj(),getObjObjObj()方法获取obj,GoodContainer和BadContainer继承Container,区别在于GoodContainer获取info为安全字段,Bad获取obj。

Passer

image-20201010164818964

BadPasser和GoodPasser都实现transform方法,区别在于其返回/不返回污点。

Transformer

image-20201010165207853

  • Transformer接口提供transform()方法;
  • BadTransformer和GoodTransformer实现该接口,GoodTransformer在方法中清洁污点;
  • BadConstructor和GoodConstructor实现该接口,在transform时返回s,GoodConstructor在初始化时清洁s。

Sink

image-20210918173747852

  • Sink 接口提供execute()方法;
  • BadSink 实现 SInk, 在execute()中进行命令执行;
  • GoodSink 实现 Sink, 在execute()中什么都不做.

EngExecutor

image-20210918174110849

  • EngExecutor 接口提供exec方法, 操作Containter中数据, 实现一个简单的流引擎;
  • InputEngExecutor 实现EngExecutor, 将Controller.clean中数据复制给Container.obj;
  • CommandEngExecutor 实现EngExecutor, 将Controller.obj中数据作为命令执行.

测试套件

过程内分析(top.anemone.taintbenchmark.intraprocedural.*)

(这里只测试最简单的过程内分析,各类敏感情况由其他测试套件测试)

  • IntraBad1:从用户输入读取source,返回到页面上,存在XSS漏洞;
  • IntraGood1:从用户输入读取source,随后source被赋值为安全数据,返回到页面上,不存在XSS漏洞;
  • IntraBad2:从用户输入读取source,经过append(),replace(),返回到页面上,存在XSS漏洞;

过程间分析(top.anemone.taintbenchmark.interprocedural.*)

  • PrivateBad1:source通过私有函数bad()函数传递,在sink点调用;
  • PrivateGood1:source通过私有函数good()函数清除污点,在sink点调用;
  • StaticBad1:source通过静态函数bad()函数传递,在sink点调用;
  • StaticGood1:source通过静态函数good()函数清除污点,在sink点调用;
  • StaticBad2: source通过静态函数BadStaticSink#execute()函数传递,在sink点调用;
  • AbstractBad1/AbstractGood1:初始化BadPasser/GoodPasser传递污点,在sink点调用;
  • ConstructBad1/ConstructGood1:初始化BadConstructor/GoodConstructor传递污点,在sink点调用;
  • InterfaceBad1/InterfaceGood1:初始化BadTransformer/GoodTransformer传递污点,在sink点调用;
  • InterfaceBad2/InterfaceGood2:构造匿名transformer,匿名transformer传递/不传递污点,在sink点调用;
  • InterfaceBad3/InterfaceGood3: 初始化 BadSink/GoodSink,实例化的sink决定是否有漏洞;
  • PointerBad1:构造Container c且c.obj->"clean",构造Container fakeGood且fakeGood.obj->c,构造Container bad且bad.obj->c,将bad.obj.obj->source,并在sink点取fakeGood.obj.obj;
  • PointerGood1:构造Container c且c.obj->source;构造Container good,good.obj->c;构造Container bad,bad.obj->c;将good.obj.obj->"clean",并在sink点取bad.obj.obj;

域敏感(top.anemone.taintbenchmark.fieldsensitive.*)

  • FieldBad1/FieldGood1:污点和安全数据分别存在container的obj和clean字段(set写入),在sink点取出obj/clean;
  • FieldBad2/FieldGood2:污点和安全数据分别存在container的obj和clean字段(构造函数写入),在sink点取出obj/clean;
  • FieldBad3/FieldGood3:污点和安全数据分别存在container的obj和clean字段,container位于类的私有变量,在sink点取出obj/clean;

上下文敏感(top.anemone.taintbenchmark.contextsensitive.*)

  • ContextBad1/ContextGood1:同时初始化BadTransformer和GoodTransformer,并经过id()函数返回,在sink点调用BadTransformer/GoodTransformer.transform(source),因此存在/不存在漏洞;
  • ContextBad2/ContextGood2:BadTransformer和GoodTransformer 经过Container包装后返回,获取Bad/GoodTransformer的结果,因此存在/不存在漏洞,与ContextBad/Good1不同的是该用例检测1-object sensitive;
  • ContextBad3/ContextGood3:类似ContextBad/Good2,与ContextBad2不同是的是setObj()进行了1次封装,用于检测2-CFA;
  • ContextBad4/ContextGood4:类似ContextBad/Good2,,与ContextBad2不同是的是setObj()进行了2次封装,用于检测3-CFA;
  • ContextBad5/ContextGood5:类似ContextBad/Good2,,与ContextBad2不同是的是getObj()中新建了Container,用于检测2-object sensitive;
  • ContextBad6/ContextGood6:类似ContextBad/Good2,,与ContextBad2不同是的是getObjObj()中新建了两次Container,用于检测3-object sensitive;
  • HeapBad1/HeapGood1:BadTransformer和GoodTransformer经过newContainer()包装后返回,获取Bad/GoodTransformer的结果,因此存在/不存在漏洞,检测Heap sensitive;

流敏感(top.anemone.taintbenchmark.flowsensitive.*)

  • FlowBad1:三目操作符,污点有可能传递,因此存在漏洞;
  • FlowBad2:if判断,污点有可能传递,因此存在漏洞;
  • FlowBad3:while循环,污点传递,因此存在漏洞;
  • FlowBad4:for循环,污点传递,因此存在漏洞;
  • FlowBad5:source和清洁变量不交换,因此存在漏洞;
  • FlowBad6:循环清除污点,但终结时污点传递,因此存在漏洞;
  • FlowGood6:循环传递污点,但终结时清楚污点,因此存在漏洞;
  • FlowGood5:source和清洁变量交换,因此不存在漏洞;
  • FlowFieldBad4_1:source通过构造函数传入container的obj字段,再被sink调用,在调用后被清洁;
  • FlowFieldGood4_1:安全数据通过构造函数传入container的obj字段后被set()清除,再被sink调用,在调用后被污染;
  • FlowFieldBad4_2:source通过set()传入container的obj字段,再被sink调用,在调用后被清洁;
  • FlowFieldGood4_2:安全数据通过set()传入container的obj字段,再被sink调用,在调用后被污染;
  • FlowFieldBad5:当 a!=32 时取BadContainer,否则取GoodContainer,再从Container.getInfo()中获取污点/安全数据;
  • FlowFieldGood5:当 a==32 时取BadContainer,否则取GoodContainer,再从Container.getInfo()中获取污点/安全数据;
  • FlowFieldBad6:outerContainer->badc; innerContainer->bad;outerContainer.obj->inner,接着设置inner的obj为source,最后在sink获取badc.obj.obj(source);
  • FlowFieldBad7:初始化装载source和安全数据的container,假交换,在sink点获取抓那个在source的container;
  • FlowFieldGood7:初始化装载source和安全数据的container,之后交换,在sink点获取安全数据container;
  • FactoryBad1: 通过工厂方法获取BadTransformer,传递污点;
  • FactoryGood1: 通过工厂方法获取GoodTransformer,不传递污点;

路径敏感

  • BadNumPath1/GoodNumPath1: 若线性布尔算数表达式(Linear Boolean-Arithmetic Expression)为假则调用sink or 直接返回,注意该表达式永为 false;
  • BadNumPath2/GoodNumPath2: 若非线性布尔算数表达式(Non-linear Mixed Boolean-Arithmetic Expressions)为真则调用sink or 直接返回,注意该表达式永为true;
  • BadStrPath2/GoodStrPath2: 若字符串布尔表达式为真则调用sink or 直接返回, 注意该表达式永为 true;

容器类型(top.anemone.taintbenchmark.container.*)

  • ListBad1/ListGood1:污点存储在列表的第0个元素中,sink点取出第0/1个元素,因此存在/不存在漏洞;
  • ListBad2: 污点存在列表的第1个元素中, 删除列表第0个元素, 再取第0个元素执行, 因此存在漏洞;
  • MapBad1/MapGood1:污点存储在map的"source"键中,sink点取出"source"/"boo"键,因此存在/不存在漏洞;
  • MapBad2/MapGood2:污点存储在map的"source"键中,sink点取出"source"/"boo"键,因此存在/不存在漏洞,与MapBad1/MapGood1不同的是"source"键保存在变量中(String s="source";map.put(s,taint));
  • MapBad3: 污点首先存储在map, 再将map存储到map1中, 在sink点取出map1中污点, 因此存在漏洞;
  • MapBad4: 污点首先存在map, 再用遍历的方式将其存储在map1中, 在sink点取出map1中污点, 因此存在漏洞;

隐藏信道(top.anemone.taintbenchmark.convertchannel.*)

  • ExceptionBad1:返回异常信息,由于异常信息中存在用户可控内容,因此存在漏洞;
  • ExceptionBad2/ExceptionGood2:返回自定义异常信息,由于异常信息中存在用户可控内容,因此存在漏洞;
  • ExceptionBad3:在catch处命中sink点,存在漏洞;
  • ExceptionGood3:在finally处清洁污点,不存在漏洞;
  • IfBad1/IfGood1:在if判断时对比输入是/否为"helloworld",若是/否,将其赋值为"helloworld",若能被成功赋值则不含漏洞;
  • FlowEngineBad1: 先用InputEngExecutor将污点从container.clean移动到container.obj, 在用CommandEngExecutor执行container.obj;
  • FlowEngineBad2: 与FlowEngineBad1类似, 但使用数组和循环实现两个EngExecutor的调用逻辑;
  • FlowEngineBad3: 与FlowEngineBad1类似, 但使用Map和数组实现两个EngExecutor的调用逻辑;
  • FlowEngineBad4: 与FlowEngineBad1类似, 但使用数组和if条件实现两个EngExecutor的调用逻辑;
  • FlowEngineGood1: 与FlowEngineBad1类似, 但先调用CommandEngExecutor, 故没有漏洞;
  • FlowEngineGood2: 与FlowEngineBad2 类似, 但先调用CommandEngExecutor, 故没有漏洞;
  • FlowEngineGood4: 与 FlowEngineBad4 类似, 但先调用CommandEngExecutor, 故没有漏洞;

Soundiness

Reflect(top.anemone.taintbenchmark.soundiness.reflect.*)

  • ReflectBad1/ReflectGood1:构造BadTransformer/GoodTransformer,使用反射调用其transform方法,传入sink;
  • ReflectBad2/ReflectGood2:反射获取BadTransformer/GoodTransformer,使用反射调用其transform方法,传入sink;

跨应用(top.anemone.taintbenchmark.differentscope.thirdpartpkg.*)

  • CommonPassBad1:污点通过org.apache.commons.exec.util.StringUtils#fixFileSeparatorChar()传递至sink;
  • CommonSinkBad1:污点通过org.apache.commons.exec.DefaultExecutor#execute(org.apache.commons.exec.CommandLine)执行;
  • ExeBad1:构造BadExecutor(Executor在另一模块中),污点传入BadExecutor后传入Runtime.exec();
  • ExeGood1_1:构造GoodExecutor1,污点传入GoodExecutor1后在exe()中净化,不会传入Runtime.exec();
  • ExeGood1_2:构造GoodExecutor2,污点传入GoodExecutor2后在getcmd()中被净化;
  • ExeBad2/ExeGood2:构造GoodExecutor2/GoodExecutor1为executor,构造ExeAgent2,将executor和污点传入Agent,Agent调用executor.exe(),造成/不造成漏洞;

多线程

  • ThreadBad1:存在两个线程ContentWriter和RespWriter,污点通过ContentWriter写入cache,再由RespWriter调用sink;

Source & Sink

本benchmark只会出现以下source&sink点:

Source

  • javax.servlet.ServletRequest#getParameter

Sink

  • org.apache.commons.exec.launcher.CommandLauncher#exec(org.apache.commons.exec.CommandLine, java.util.Map<java.lang.String,java.lang.String>, java.io.File)
  • java.lang.Runtime#exec(java.lang.String)

TODO

吸收DroidBench中Reflect和General Java部分

Limitation

  • 无法测试大规模程序
    • 一些扫描器对函数调用深度、域敏感、上下文敏感深度有限制,本benchmark无法测试
    • 对于大规模程序扫描时长本benchmark无法测试

相似项目

  • https://github.com/secure-software-engineering/DroidBench: Android benchmark,本项目吸收了其中很多case,然而该项目是针对Android,有很多Android特性,相比而言本项目面向web,代码更加简单,在测试扫描器时建议结合droidbench(尤其是general java部分)。

About

A benchmark to evaluate taint analysis

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