目標(biāo)代碼插樁的三種執(zhí)行模式

目標(biāo)代碼插樁

目標(biāo)代碼插樁是指向目標(biāo)代碼(二進(jìn)制代碼)插人測(cè)試代碼獲取程序運(yùn)行信息的測(cè)試方法，也稱為動(dòng)態(tài)程序分析方法。在進(jìn)行目標(biāo)代碼插樁之前，測(cè)試人員要對(duì)目標(biāo)代碼邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，從而確認(rèn)需要插樁的位置。

目標(biāo)代碼插樁對(duì)程序運(yùn)行時(shí)的內(nèi)存監(jiān)控、指令跟蹤、錯(cuò)誤檢測(cè)等有著重要意義。相比于邏輯覆蓋法，目標(biāo)代碼插樁在測(cè)試過程中不需要代碼重新編譯或鏈接程序，并且目標(biāo)代碼的格式和具體的編程語(yǔ)言無(wú)關(guān)，主要和操作系統(tǒng)相關(guān)，因此目標(biāo)代碼插樁有著廣泛的使用。

1. 目標(biāo)代碼插樁的原理

目標(biāo)代碼插樁法的原理是在程序運(yùn)行平臺(tái)和底層操作系統(tǒng)之間建立中間層，通過中間層檢查執(zhí)行程序、修改指令，開發(fā)人員、軟件分析工程師等對(duì)運(yùn)行的程序進(jìn)行觀察，判斷程序是否被惡意攻擊或者出現(xiàn)異常行為，從而提高程序的整體質(zhì)量。

2. 目標(biāo)代碼插樁法的三種執(zhí)行模式

由于目標(biāo)代碼是可執(zhí)行的二進(jìn)制程序，因此目標(biāo)代碼的插樁可分為兩種情況:一種是對(duì)未運(yùn)行的目標(biāo)代碼插樁，從頭到尾插人測(cè)試代碼，然后執(zhí)行程序。這種方式適用于需要實(shí)現(xiàn)完整系統(tǒng)或仿真時(shí)進(jìn)行的代碼覆蓋測(cè)試。另一種情況是向正在運(yùn)行的程序插人測(cè)試代碼，用來(lái)檢測(cè)程序在特定時(shí)間的運(yùn)行狀態(tài)信息。

目標(biāo)代碼插樁具有以下3種執(zhí)行模式。

(1)即時(shí)模式(sus-In-Tme):原始的二進(jìn)制或可執(zhí)行文件沒有被修改或執(zhí)行，將修改部分的二進(jìn)制代碼生成文件副本存儲(chǔ)在新的內(nèi)存區(qū)域中，在測(cè)試時(shí)僅執(zhí)行修改部分的目標(biāo)代碼。

(2)解釋模式(tepetation Mode):在解釋模式中目標(biāo)代碼被視為數(shù)據(jù)，測(cè)試人員插入的測(cè)試代碼作為目標(biāo)代碼指令的解釋語(yǔ)言，每當(dāng)執(zhí)行一條目標(biāo)代碼指令，程序就會(huì)在測(cè)試代碼中查找并執(zhí)行相應(yīng)的替代指令，測(cè)試通過替代指令的執(zhí)行信息就可以獲取程序的運(yùn)行信息。

(3)探測(cè)模式(Probe Mode):探測(cè)模式使用新指令覆蓋舊指令進(jìn)行測(cè)試，這種模式在某些體系結(jié)構(gòu)(如x86)中比較好用。

3. 目標(biāo)代碼插樁工具

由于目標(biāo)程序是可執(zhí)行的二進(jìn)制文件，人工插人代碼是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因此目標(biāo)代碼插樁一般通過相應(yīng)的插樁工具實(shí)現(xiàn)，插樁工具提供的API可以為用戶提供訪問指令。

常見的目標(biāo)代碼插樁工具主要有以下2種。

(1) Pin-Dynamic Binary Instrumentation Tools(簡(jiǎn)稱Pin)

Pin是由Intel公司開發(fā)的免費(fèi)框架，它可以用于二進(jìn)制代碼檢測(cè)與源代碼檢測(cè)。Pin支持IA-32、x86-64、MIC體系，可以運(yùn)行在Linux、Windows和Android平臺(tái)。Pin具有基本塊分析器、緩存模擬器、指令跟蹤生成器等模塊，使用該工具可以創(chuàng)建程序分析工具、監(jiān)視程序運(yùn)行的狀態(tài)信息等。Pin非常穩(wěn)定可靠，常用于大型程序測(cè)試，如fice辦公軟件、虛擬現(xiàn)實(shí)引擎等。

(2) DynamoRIO

DymamoRIO是一個(gè)許可的動(dòng)態(tài)二進(jìn)制代碼檢測(cè)框架，作為應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)的中間平臺(tái)，它可以在程序執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)程序任何部分的代碼轉(zhuǎn)換。DyamoRfIO 支持1A-32、AMD64、Arb64體系，可以運(yùn)行在Limuy Windowus 和Adoid平臺(tái)。DyamRIO包含內(nèi)存調(diào)試工具、內(nèi)存跟蹤工具、指令跟蹤工具等。

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