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申请/专利权人：西北工业大学深圳研究院;西北工业大学

摘要：本发明公开了一种基于符号执行的处理器特权完整性验证方法，首先，将处理器RTL设计的Verilog代码转换为功能等效的C++代码，并在转换后的C++代码中插入与特权完整性相关的断言；然后，使用符号执行引擎搜索符号路径，以识别可能导致断言违反的漏洞；最后，构建了一个包含CPU模块和快速缓存模块的最小验证平台，生成概念验证，用于模拟和验证搜索阶段发现的漏洞。本发明可以有效地识别并验证处理器设计中的特权转换完整性问题。

主权项：1.一种基于符号执行的处理器特权完整性验证方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：代码转换；采用开源工具Verilator，将Verilog代码转换为功能等效的C++代码；编写C++的封装文件，用于实例化硬件设计的顶层模块；通过使用KLEE的klee_make_symbolic函数，将相关的输入信号符号化；在封装文件中插入了与特权提升相关的断言，断言定义了符号执行过程中需要检测的安全漏洞条件；步骤2：对搜索路径进行优化；利用KLEE引擎的高级功能，通过交错使用深度优先搜索DFS和广度优先搜索BFS策略，对搜索路径进行优化；步骤3：符号执行分析；将带有断言的C++代码编译成LLVM的中间代码表示LLVMIR；通过符号执行引擎对LLVMIR代码进行分析，探索所有可能的执行路径，识别违反断言的状态，即潜在的特权提升漏洞；符号执行过程中，当遇到分支指令时，将探索所有可能的路径，并使用约束求解器确定这些路径的可满足性；在硬件环境中，将处理器指令的执行模拟为相应的符号表达式，遇到分支指令时，搜索进程可以独立探索和分析不同的路径；从这些执行路径收集路径条件，并使用约束求解器来确定这些路径条件的满足性；如果路径条件不能被满足，那么该路径被认为是不可行的，并终止搜索；类似地，当沿着一条路径检测到错误时，该路径会被暂停搜索，并自动生成满足路径条件的输入值；步骤4：测试用例分析；在利用KLEE进行符号执行分析时，设置KLEE引擎的搜索方式，要求返回每个违反断言状态的所有反例，而不是在遇到第一个违反断言状态时就停止搜索；利用KLEE工具链，分析生成的反例，这些反例中包含了触发违反断言状态的具体数据；通过这一过程，识别出引发特权提升漏洞的特定输入和条件，为每个识别的违反断言状态生成对应的测试用例；步骤5：最小系统模拟与PoC生成；构建一个最小系统模拟平台，仅包括能运行触发漏洞指令的处理器模块和缓存管理单元，禁用其他与内存相关的模块以提高模拟效率并减少干扰；通过编写汇编程序并在模拟平台上执行，自动转换为可用于最小系统验证的初始化文件，重放测试用例中的漏洞场景，生成PoC。

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