oo7

OO7：バイナリ上のスペクターの脆弱性の検出とパッチング。

スペクター攻撃に対する潜在的な脆弱性を防御するためのバイナリ分析フレームワーク。私たちの重要な貢献は、有効性、分析時間、ランタイムのオーバーヘッドの懸念のバランスをとることです。制御フロー抽出、汚染分析、およびアドレス分析を採用して、汚染された条件分岐と投機的メモリアクセスを検出します。

出版

Guanhua Wang、Sudipta Chattopadhyay、Ivan Gotovchits、Tulika Mitra、Abhik Roychoudhury。 OO7：プログラム分析によるスペクター攻撃に対する低オーバーヘッド防御。ソフトウェアエンジニアリングに関するIEEEトランザクション（2020）。

紙リンク：OO7TSE

引用：

 @article{guanhua2020oo7,
  title={{oo7}: Low-overhead Defense against Spectre Attacks via Program Analysis},
  author={Guanhua Wang and Sudipta Chattopadhyay and Ivan Gotovchits and Tulika Mitra and Abhik Roychoudhury},
  journal={IEEE Transactions on Software Engineering},
  year={2020},
  publisher={IEEE}
}

ライセンス

注：ツールを使用する前に、ライセンス契約（license.pdf）に同意する必要があります。

ディレクトリorgnization：

 ./check                # the lisp files for ddtbd (core engine of oo7)
./ddtbd                # the source code for spectre detection
./toy                  # a toy example from Spectre paper: https://spectreattack.com/spectre.pdf
./tool                 # a tool to profile the output (incidents) of the detection 
./patch                # patch code for bab
./testcases       	   # simple test cases
    - Kocher_tests/    # the examples from Paul Kocher's post: https://www.paulkocher.com/doc/MicrosoftCompilerSpectreMitigation.html

インストールと実行方法：

OpamとBapをインストールします。

 Please follow the instructions on the following page to install opam and bap:

A. Install opam-1.2.2 or later.
    $ sudo add-apt-repository --yes ppa:avsm/ppa
    $ sudo apt-get update
    $ sudo apt-get --yes install opam

B. Initialize opam and to install OCaml compiler.
    $ opam init --comp=4.05.0
    $ eval `opam config env`

C. Install bap and its system dependencies
    $ opam depext --install bap


*Reference: https://github.com/BinaryAnalysisPlatform/bap/wiki/Build-tips-and-tricks 

BAPの開発バージョンをインストールしてコンパイルします。

 clone bap project: 
$ git clone https://github.com/BinaryAnalysisPlatform/bap
$ git checkout tags/v1.5.0

pin development version of bap to opam:
$ opam pin add bap to/your/bap/project/path
opam will automatically compile the latest bap.

update your PATH:
$ eval `opam config env`

Make sure bap is the version 1.5.0
$ bap --version 
1.5.0-dev

「チェック/」ディレクトリとパッチファイルをOPAM共有ディレクトリにコピーします。

 $ copy check -r ~/.opam/4.05.0/share/bap/
$ copy patch/posix.h ~/.opam/4.05.0/share/bap-api/c/

NOTE: This path may be different according to your opam installation and opam switch

DDTBDプラグインを構築およびインストールします。

 Build:
$ cd ddtbd/
$ bapbuild -clean 
$ bapbuild ddtbd.plugin -pkgs bap-taint,bap-primus

Install plugin:
$ bapbundle install ddtbd.plugin

おもちゃの例を実行します。

 $ cd toy/
 $ bap ./test --recipe=check

検出の出力をプロファイルします。

 $ objdump -S test > test.asm
$ ./tool/incidents_profile.py incidents test.asm

You can find a profile file with name "incidents_profile.txt" in you directory. 

The content of incidents_profile.txt
	====================================
	@branches: 12                # all condition branches
	@S1: 1 (8.333%)              # tainted branches <CB>
	@S2: 1 (8.333%)              # tainted branches with IM1 <CB, IM1>
	@S2_avg_dis: 10              # average distance between CB and IM1
	@S3: 1 (8.333%)              # tainted branches with IM1, IM2 <CB, IM1, IM2>
	@S3_avg_dis: 7               # average distance between CB and IM2

	S1#4005c8                    # address of CB

	S2#4005c8#4005cf#3           # address of CB and IM1 along with the distance of CB and IM1
	S2#4005c8#4005de#7

	S3#4005c8#4005cf#4005de#7    # address of CB, IM1, IM2 along with the distance of CB and IM2

	taint#400648                 # tainted addresses. 
	taint#4005d9
	taint#4005cf
	taint#4005bd
	taint#400642
	taint#4005d6
	...
	===================================

Paul Kocherのテストの例：

 $ cd Kocher_tests/v01
$ gcc test.c -g -o test
$ bap test/test --recipe=check
$ ../../tool/incidents_profile.py incidents test.asm

その他のオプション

 use $ bap --ddtbd-help for more options
Note: 
A. Use '--ddtbd-ignore-program-dependencies' or '--ddtbd-ignore-program-dependencies --ddtbd-ignore-control-dependencies' option will give you less detection results, but it may miss some true positives. 
B. You can edit the "recipe.scm" to enable or disable the options.