基于范式语法的工控协议Fuzzing测试技术

"这篇论文提出了一种基于范式语法的工控协议Fuzzing测试方法，旨在解决传统Fuzzing测试中的脚本编写工作量大、测试用例覆盖率低、效率低的问题。通过使用改进的扩展巴科斯范式(MABNF)描述工控协议，构建报文样本的范式语法变异树，并设计了基于MABNF变异树的测试用例生成算法(MTGM)，以提高测试用例的有效性和减少冗余。论文实现了一个基于Peach的工控协议Fuzzing测试原型系统M-Peach，并在供水SCADA系统上进行了测试，结果表明该方法能有效减少测试冗余，提升测试覆盖度和效率。" 本文详细探讨了工业控制系统(ICS)中的一种关键问题——如何有效地进行协议安全性测试。传统的Fuzzing测试方法在面对工控协议时存在显著挑战，如需要大量手动编写测试脚本，测试用例覆盖不足，以及测试效率低下。为了解决这些问题，作者提出了一种创新的测试技术，它依赖于范式语法，特别是改进的扩展巴科斯范式(MABNF)。 MABNF是一种形式语言描述工具，它能够精确地表示工控协议的结构和规则。论文首先介绍了如何使用MABNF来定义工控协议的语法模型。接着，论文阐述了如何将协议报文样本解析成一个范式语法变异树，这个过程有助于理解和操作协议的各种可能变体。 核心贡献是MTGM算法，它基于MABNF变异树进行工作。MTGM算法采用深度优先遍历变异树，然后应用语义变异策略对树的节点进行变异，从而生成新的、有效的测试用例。这种策略能够确保生成的测试用例不仅覆盖更多协议的语法规则，而且还能减少冗余，提高测试效率。 为了验证这种方法的效果，研究人员开发了M-Peach，这是一个基于Peach平台的工控协议Fuzzing测试系统。在实际的供水SCADA系统上应用M-Peach进行测试，与原始的Peach系统对比，结果显示，M-Peach显著减少了测试冗余，增强了测试用例的覆盖率，提升了测试效率，对于工控协议的安全漏洞挖掘具有积极意义。 这篇论文提出的基于范式语法的工控协议Fuzzing测试方法，通过引入MABNF和MTGM算法，为工控系统的安全测试提供了一种更为高效和全面的解决方案，有助于提升工业控制系统在面临潜在威胁时的安全性。