166 research outputs found

    Slicing of Concurrent Programs and its Application to Information Flow Control

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    This thesis presents a practical technique for information flow control for concurrent programs with threads and shared-memory communication. The technique guarantees confidentiality of information with respect to a reasonable attacker model and utilizes program dependence graphs (PDGs), a language-independent representation of information flow in a program

    A survey of program slicing techniques

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    Systematic Approaches to Advanced Information Flow Analysis – and Applications to Software Security

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    In dieser Arbeit berichte ich über Anwendungen von Slicing und Programmabhängigkeitsgraphen (PAG) in der Softwaresicherheit. Außerdem schlage ich ein Analyse-Rahmenwerk vor, welches Datenflussanalyse auf Kontrollflussgraphen und Slicing auf Programmabhängigkeitsgraphen verallgemeinert. Mit einem solchen Rahmenwerk lassen sich neue PAG-basierte Analysen systematisch ableiten, die über Slicing hinausgehen. Die Hauptthesen meiner Arbeit lauten wie folgt: (1) PAG-basierte Informationsflusskontrolle ist nützlich, praktisch anwendbar und relevant. (2) Datenflussanalyse kann systematisch auf Programmabhängigkeitsgraphen angewendet werden. (3) Datenflussanalyse auf Programmabhängigkeitsgraphen ist praktisch durchführbar

    Information Flow Control with System Dependence Graphs - Improving Modularity, Scalability and Precision for Object Oriented Languages

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    Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Gebiet der statischen Programmanalyse — insbesondere betrachten wir Analysen, deren Ziel es ist, bestimmte Sicherheitseigenschaften, wie etwa Integrität und Vertraulichkeit, für Programme zu garantieren. Hierfür verwenden wir sogenannte Abhängigkeitsgraphen, welche das potentielle Verhalten des Programms sowie den Informationsfluss zwischen einzelnen Programmpunkten abbilden. Mit Hilfe dieser Technik können wir sicherstellen, dass z.B. ein Programm keinerlei Information über ein geheimes Passwort preisgibt. Im Speziellen liegt der Fokus dieser Arbeit auf Techniken, die das Erstellen des Abhängigkeitsgraphen verbessern, da dieser die Grundlage für viele weiterführende Sicherheitsanalysen bildet. Die vorgestellten Algorithmen und Verbesserungen wurden in unser Analysetool Joana integriert und als Open-Source öffentlich verfügbar gemacht. Zahlreiche Kooperationen und Veröffentlichungen belegen, dass die Verbesserungen an Joana auch in der Forschungspraxis relevant sind. Diese Arbeit besteht im Wesentlichen aus drei Teilen. Teil 1 befasst sich mit Verbesserungen bei der Berechnung des Abhängigkeitsgraphen, Teil 2 stellt einen neuen Ansatz zur Analyse von unvollständigen Programmen vor und Teil 3 zeigt aktuelle Verwendungsmöglichkeiten von Joana an konkreten Beispielen. Im ersten Teil gehen wir detailliert auf die Algorithmen zum Erstellen eines Abhängigkeitsgraphen ein, dabei legen wir besonderes Augenmerk auf die Probleme und Herausforderung bei der Analyse von Objektorientierten Sprachen wie Java. So stellen wir z.B. eine Analyse vor, die den durch Exceptions ausgelösten Kontrollfluss präzise behandeln kann. Hauptsächlich befassen wir uns mit der Modellierung von Seiteneffekten, die bei der Kommunikation über Methodengrenzen hinweg entstehen können. Bei Abhängigkeitsgraphen werden Seiteneffekte, also Speicherstellen, die von einer Methode gelesen oder verändert werden, in Form von zusätzlichen Knoten dargestellt. Dabei zeigen wir, dass die Art und Weise der Darstellung, das sogenannte Parametermodel, enormen Einfluss sowohl auf die Präzision als auch auf die Laufzeit der gesamten Analyse hat. Wir erklären die Schwächen des alten Parametermodels, das auf Objektbäumen basiert, und präsentieren unsere Verbesserungen in Form eines neuen Modells mit Objektgraphen. Durch das gezielte Zusammenfassen von redundanten Informationen können wir die Anzahl der berechneten Parameterknoten deutlich reduzieren und zudem beschleunigen, ohne dabei die Präzision des resultierenden Abhängigkeitsgraphen zu verschlechtern. Bereits bei kleineren Programmen im Bereich von wenigen tausend Codezeilen erreichen wir eine im Schnitt 8-fach bessere Laufzeit — während die Präzision des Ergebnisses in der Regel verbessert wird. Bei größeren Programmen ist der Unterschied sogar noch deutlicher, was dazu führt, dass einige unserer Testfälle und alle von uns getesteten Programme ab einer Größe von 20000 Codezeilen nur noch mit Objektgraphen berechenbar sind. Dank dieser Verbesserungen kann Joana mit erhöhter Präzision und bei wesentlich größeren Programmen eingesetzt werden. Im zweiten Teil befassen wir uns mit dem Problem, dass bisherige, auf Abhängigkeitsgraphen basierende Sicherheitsanalysen nur vollständige Programme analysieren konnten. So war es z.B. unmöglich, Bibliothekscode ohne Kenntnis aller Verwendungsstellen zu betrachten oder vorzuverarbeiten. Wir entdeckten bei der bestehenden Analyse eine Monotonie-Eigenschaft, welche es uns erlaubt, Analyseergebnisse von Programmteilen auf beliebige Verwendungsstellen zu übertragen. So lassen sich zum einen Programmteile vorverarbeiten und zum anderen auch generelle Aussagen über die Sicherheitseigenschaften von Programmteilen treffen, ohne deren konkrete Verwendungsstellen zu kennen. Wir definieren die Monotonie-Eigenschaft im Detail und skizzieren einen Beweis für deren Korrektheit. Darauf aufbauend entwickeln wir eine Methode zur Vorverarbeitung von Programmteilen, die es uns ermöglicht, modulare Abhängigkeitsgraphen zu erstellen. Diese Graphen können zu einem späteren Zeitpunkt der jeweiligen Verwendungsstelle angepasst werden. Da die präzise Erstellung eines modularen Abhängigkeitsgraphen sehr aufwendig werden kann, entwickeln wir einen Algorithmus basierend auf sogenannten Zugriffspfaden, der die Skalierbarkeit verbessert. Zuletzt skizzieren wir einen Beweis, der zeigt, dass dieser Algorithmus tatsächlich immer eine konservative Approximation des modularen Graphen berechnet und deshalb die Ergebnisse darauf aufbauender Sicherheitsanalysen weiterhin gültig sind. Im dritten Teil präsentieren wir einige erfolgreiche Anwendungen von Joana, die im Rahmen einer Kooperation mit Ralf Küsters von der Universität Trier entstanden sind. Hier erklären wir zum einen, wie man unser Sicherheitswerkzeug Joana generell verwenden kann. Zum anderen zeigen wir, wie in Kombination mit weiteren Werkzeugen und Techniken kryptographische Sicherheit für ein Programm garantiert werden kann - eine Aufgabe, die bisher für auf Informationsfluss basierende Analysen nicht möglich war. In diesen Anwendungen wird insbesondere deutlich, wie die im Rahmen dieser Arbeit vereinfachte Bedienung die Verwendung von Joana erleichtert und unsere Verbesserungen der Präzision des Ergebnisses die erfolgreiche Analyse erst ermöglichen

    And-Or Dependence Graphs for Slicing Statecharts

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    The construction of an And-Or dependence graphs is illustrated, and its use in slicing statecharts is described. The additional structure allows for more precise slices to be constructed in the event of additional information, such as may be provided by static analysis and model checking, and with constraints on the global state and external events

    System dependence graphs in sequential Erlang

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    The system dependence graph (SDG) is a data structure used in the imperative paradigm for different static analysis, and particularly, for program slicing. Program slicing allows us to determine the part of a program (called slice) that influences a given variable of interest. Thanks to the SDG, we can produce precise slices for interprocedural programs. Unfortunately, the SDG cannot be used in the functional paradigm due to important features that are not considered in this formalism (e.g., pattern matching, higher-order, composite expressions, etc.). In this work we propose the first adaptation of the SDG to a functional language facing these problems. We take Erlang as the host language and we adapt the algorithms used to slice the SDG to produce precise slices of Erlang interprocedural programs. As a proof-of-concept, we have implemented a program slicer for Erlang based on our SDGs.This work has been partially supported by the Spanish Ministerio de Ciencia e Innovaci´on under grant TIN2008-06622-C03-02 and by the Generalitat Valenciana under grant PROMETEO/2011/052. Salvador Tamarit was partially supported by the Spanish MICINN under FPI grant BES-2009-015019Silva Galiana, JF.; Tamarit Muñoz, S.; Tomás Franco, C. (2012). System dependence graphs in sequential Erlang. En Fundamental Approaches to Software Engineering. Springer Verlag (Germany). 486-500. https://doi.org/10.1007/978-3-642-28872-2_33S486500Agrawal, H., Horgan, J.R.: Dynamic program slicing. In: Programming Language Design and Implementation (PLDI), pp. 246–256 (1990)Brown, C.: Tool Support for Refactoring Haskell Programs. PhD thesis, School of Computing, University of Kent, Canterbury, Kent, UK (2008)Cheda, D., Silva, J., Vidal, G.: Static slicing of rewrite systems. Electron. Notes Theor. Comput. Sci. 177, 123–136 (2007)Ferrante, J., Ottenstein, K.J., Warren, J.D.: The Program Dependence Graph and Its Use in Optimization. ACM Transactions on Programming Languages and Systems 9(3), 319–349 (1987)Field, J., Ramalingam, G., Tip, F.: Parametric program slicing. In: Proceedings of the 22nd ACM SIGPLAN-SIGACT Symposium on Principles of Programming Languages, POPL 1995, pp. 379–392. ACM, New York (1995)Horwitz, S., Reps, T., Binkley, D.: Interprocedural slicing using dependence graphs. ACM Transactions Programming Languages and Systems 12(1), 26–60 (1990)Korel, B., Laski, J.: Dynamic Program Slicing. Information Processing Letters 29(3), 155–163 (1988)Larsen, L., Harrold, M.J.: Slicing object-oriented software. In: Proceedings of the 18th International Conference on Software Engineering, ICSE 1996, pp. 495–505. IEEE Computer Society, Washington, DC (1996)Liang, D., Harrold, M.J.: Slicing objects using system dependence graphs. In: Proceedings of the International Conference on Software Maintenance, ICSM 1998, pp. 358–367. IEEE Computer Society, Washington, DC (1998)Lindahl, T., Sagonas, K.F.: Typer: a type annotator of erlang code. In: Sagonas, K.F., Armstrong, J. (eds.) Erlang Workshop, pp. 17–25. ACM (2005)Lindahl, T., Sagonas, K.F.: Practical type inference based on success typings. In: Bossi, A., Maher, M.J. (eds.) PPDP, pp. 167–178. ACM (2006)Ochoa, C., Silva, J., Vidal, G.: Dynamic slicing based on redex trails. In: Proceedings of the 2004 ACM SIGPLAN Symposium on Partial Evaluation and Semantics-Based Program Manipulation, PEPM 2004, pp. 123–134. ACM, New York (2004)Reps, T., Turnidge, T.: Program Specialization via Program Slicing. In: Danvy, O., Thiemann, P., Glück, R. (eds.) Dagstuhl Seminar 1996. LNCS, vol. 1110, pp. 409–429. Springer, Heidelberg (1996)Rodrigues, N.F., Barbosa, L.S.: Component identification through program slicing. In: Proc. of Formal Aspects of Component Software (FACS 2005). Elsevier ENTCS, pp. 291–304. Elsevier (2005)Tip, F.: A survey of program slicing techniques. Journal of Programming Languages 3(3), 121–189 (1995)Tóth, M., Bozó, I., Horváth, Z., Lövei, L., Tejfel, M., Kozsik, T.: Impact Analysis of Erlang Programs Using Behaviour Dependency Graphs. In: Horváth, Z., Plasmeijer, R., Zsók, V. (eds.) CEFP 2009. LNCS, vol. 6299, pp. 372–390. Springer, Heidelberg (2010)Walkinshaw, N., Roper, M., Wood, M., Roper, N.W.M.: The java system dependence graph. In: Third IEEE International Workshop on Source Code Analysis and Manipulation, p. 5 (2003)Weiser, M.: Program Slicing. In: Proceedings of the 5th International Conference on Software Engineering, pp. 439–449. IEEE Press (1981)Widera, M.: Flow graphs for testing sequential erlang programs. In: Proceedings of the 2004 ACM SIGPLAN Workshop on Erlang, ERLANG 2004, pp. 48–53. ACM, New York (2004)Widera, M., Informatik, F.: Concurrent erlang flow graphs. In: Proceedings of the Erlang/OTP User Conference (2005)Zhao, J.: Slicing aspect-oriented software. In: Proceedings of the 10th International Workshop on Program Comprehension, IWPC 2002, pp. 251–260. IEEE Computer Society, Washington, DC (2002

    An Analysis of the Current Program Slicing and Algorithmic Debugging Based Techniques

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    This thesis presents a classification of program slicing based techniques. The classification allows us to identify the differences between existing techniques, but it also allows us to predict new slicing techniques. The study identifies and compares the dimensions that influence current techniques.Silva Galiana, JF. (2008). An Analysis of the Current Program Slicing and Algorithmic Debugging Based Techniques. http://hdl.handle.net/10251/14300Archivo delegad
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