基于工控協(xié)議的Fuzzing測試方法研究及工具實現(xiàn).pdf

1、近年來，信息技術高速發(fā)展與廣泛應用，打破了工業(yè)控制系統(tǒng)在國家關鍵基礎設施領域的隔離機制，同時各類安全事件的頻發(fā)已引起業(yè)界對工業(yè)控制系統(tǒng)安全問題的高度關注。工控協(xié)議是工業(yè)控制系統(tǒng)實現(xiàn)遠程控制以及自動化功能的通信媒介，通過對其測試可以有效挖掘工業(yè)控制系統(tǒng)中潛在的異?；蚵┒?。為提高測試效率，本文將對工控協(xié)議的自動化測試方法進行深入研究。
　　Fuzzing測試方法作為一種高效的自動化測試技術，已被廣泛使用并取得良好的效果。通過對Fuzz

2、ing測試的理論基礎梳理，對典型的Fuzzing測試工具Sulley的工作原理和應用特點剖析，本文提出了一種面向工控協(xié)議的Fuzzing測試報文生成算法，并實現(xiàn)了相應的原型系統(tǒng)。首先，為提高Fuzzing測試效率，本文引入了ABNF協(xié)議模型對工控協(xié)議進行統(tǒng)一描述。同時，本文通過引入解析樹和樣本樹的概念，提出了基于協(xié)議描述模型的Fuzzing測試報文解析生成算法。算法根據(jù)模型構造帶有屬性值和取值范圍的解析樹，經(jīng)過初始化、裁剪、細粒度劃分等

3、操作構造雙向樣本樹，最后對樹節(jié)點變異生成測試用例集合用于Fuzzing測試，其主要包含解析樹構造算法、樣本樹構造算法、報文變異算法以及測試用例生成算法四個算法。隨后，本文基于該報文解析生成算法，設計并實現(xiàn)了層次化的面向工控協(xié)議的Fuzzing測試工具原型。該原型主要包含執(zhí)行驅動層、調用支持層和測試用例層三層結構。其中，執(zhí)行驅動層用于針對不同的待測對象和載體協(xié)議，編寫相應的執(zhí)行驅動程序。調用支持層主要是為其他框架層提供功能支撐組件。測試用

4、例層主要提供測試用例生成的具體實現(xiàn)，并傳遞給執(zhí)行驅動層進行Fuzzing測試。在本文工具原型中，調用支持層、測試用例層及執(zhí)行驅動層之間均存在數(shù)據(jù)交互及組件調用。
　　最后，本文為對提出的Fuzzing測試方法進行比較分析，分別將實現(xiàn)的工具原型和Sulley工具對基于Modbus TCP協(xié)議的PLC進行測試，并對二者進行了定量分析和定性分析。通過測試結果可以發(fā)現(xiàn)，本文實現(xiàn)的測試工具能夠有效的檢測工控設備中的異常，并且在測試用例的生成