公钥密码算法识别技术研究

（ 放 军信 息工程 大学 信 息工程 学 院 ，河 南 郑 州 ４ ０ ０ ） 解 ５ ０ ２
摘 要 ：嵌 入 式 设 备 在 网 络 中 引 发 了很 多 安 全 隐 患 ，针 对 嵌 入 式 系统 的 网 络 安 全 问题 ，识 别 其 中 的 公 钥 密 码 算 法 是 分 析 系
统安 全性 的 一个重要 方 面 。在对公 钥 密码算 法加 密原理 的研 究 以及 在 汇编级 算法特 征分 析 的基础上 ， 出了一种基 于语 义 提 的公 钥 密码 算法加 密行 为分析 方 法 ，可以对 算法 的加 密行 为进行 准确地 刻 画 ， 结合模 型检 测技 术完成对 嵌入 式 系统 中可 并 能 包含 的公钥 密码 算法 的识 别 。测试 结果表 明 ， 方法具 有较 好 的准确性 和稳 定性 。 该 关键 词 ： 入 式 系统安全 性； 算 法识别 ；程序 理 解； 算法 特征 ；模 型检 测 嵌 中 图法 分类号 ： Ｐ ０ ， Ｔ ３１ ６ 文 献标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ０７ ２ ２ ｌ） ０３４ —４ １ ０—０４（Ｏ １ １—２ ３０
和 Ｓ 加 密 密 钥 （ 公 钥 ） Ｋ公 开 ， 密 密 钥 （ Ｋ； 即 Ｐ 解 即私 钥 ） Ｋ保 密 ； Ｓ
都会 被 检 测 到 ， 括 错 误 本 身 。 实 现 该错 误 处 理 机 制 的语 句 包 足 ＭＲ Ｉ （ ， 米 表 示 Ｍｉ ｃ 巾 的 函 数 退 ｝及 退 出 代 码 ， Ｎ 珊）用 ｒｌ ａ Ｈ 冈 此 通 过 退 出代 码 便 知 足 哪 个 函数 山 错 。每 个 函 数 的 “Ｘ 均 小 Ｘ” 同 ， 函 数 ｍｉ ａ 为 ＭＲ Ｉ ２ ）函 数 ｓｔｕｅ ｕ ｃ ｏ 如 ｒｒ ￣ Ｎ【３， ｅ ｓｒｆｎ ｔ ｎ为 ＭＲ ｉ Ｉ １１。对 调用 Ｍｉ ｃ库 的 公 钥 密 码 算 法 的反 ’ 编 结 果进 行 Ｎ（１） ｒｌ ａ ７ ｒ 分 析 后 发 现 其 中含 有 代 码 ＭＲ Ｉ （３， 论如 何 编 译 Ｍｉ ｃ， Ｎ ２ ） 无 ｒｌ ａ ＭＲ Ｉ ２ ） 会 在 最 终 生 成 库 文 件 里 ， 在 反 汇 编 结 果 中 为 Ｎ（３都 其
０ 引 言
随 着 互 联 网 技 术 的 飞 速 发 展 以及 普 适 计 算 概 念 的提
因此， 针对 公 钥 密 码 算 法 识 别 的 研 究 成 果 并不 多 见 ， 文 本
在对 其实现特征研 究的基础上 ， 结合 模 型 检 测 等 技 术 ， 出 了 提
一
种 基 于 语 义 的 公 钥 密 码 算 法 检 测 方 法 ［］ 该 方 法 具 有 以 下 ４ － ６
（ ｓｔｔ ｏ ｆｒ ｔ ｎＥ ｇｎ ｅｉ ，Ｐ Ａ Ｉｆｒ ｔ ｎＥ ｇｎｅｉｇＵ ｉｅｓｙ ｈ ｎ ｚｏ ５ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｉ ｔｕｅ ｆｎｏｍａ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｌ ｏ ｎｉ Ｉ ｉ ｎ ｎ ｍａ ｏ ｎ ｉｅｒ ｎｖｒ ｔ，Ｚ ｅ ｇｈ ｕ４ ０ ０ ， ｈ ） ｉ ｎ ｉ ｎ
案 但 安 全 实 用 的公 钥 密 码 系 统 足 ： 基 于 大 整 数 因 子 分 解 矧， ① 问 题 的 Ｒ Ａ 体 制 ； 基 于 离 散 对 数 问题 的 ＥＧａ ａ 公 钥 密 码 Ｓ ② Ｉ ｍｌ
体制 、 圆曲线公钥密码 体制 。 椭 公 钥 密 码 算 法 即非 对 称 式 密 钥 算 法 ， 称 双 钥 密 码 算 法 ， 也 该 算 法 中 加 密 密 钥 与 解 密 密 钥 不 同 。加 密 密 钥 为 公 开 密 销 ， 简 称 公 钥 （Ｋ ； 密 密 钥 必 须 保 密 ， 为 私 钥 （Ｋ 。 Ｐ ）解 称 ｓ） 公 钥 密 码 体 制 的基 本 思 想 为 ： 个 用 户 产 生 一 对 密 钥 Ｐ 每 Ｋ
鉴 别具体算 法名称 。
１ 公 钥 密 码 加 解 密特 征 ． １
白公 钥 密 码 被 提 出 后 ，国 内 外 提 出 了 许 多 公 钥 密 码 方
收稿 日期 ：２ １— ８ ０ ０１ ０ ；修订 日期 ：２ １ — —０ ０ ０ ０１ １。 ２
基金项 目：国家 ８ ３高技术研究发展计划 基金项 目 （ｏ ７ ６ ２ ０ＡＡ０ ｚ ８ ） １ ４ ３。 作者简介 ：张经纬 （９ ６ ，女，河南郑州人 ，硕 士研 究生，研究方 向为软件逆 向工程 ； 舒辉 （９ ４ ，男 ，江苏盐城人 ，博士，副教授， １８ 一） １ ７ 一） 硕士 生导师 ，研 究方 向为 网络 与信息安全 ； 蒋烈辉 （９ ７ ，男，浙江 东阳人，博士 ，教授 ，博士 生导师 ，研究方 向为系统结构 、逆 向工 １６ 一） 程 ； 李继中 （９ ３ ，男 ，河南驻马店人，博 士研究生 ，研究方 向为计算机应用技 术、软件逆 向工程 。Ｅｍａｌ １ ８ 一） － ｉ ：￣ｗ８ １２ ＠ｈ ｔ ｉｃｍ ６ １５ ｏｍａ ． ｌｏ
上 下 文 关 系 和 控 制 流 信 息 ； 对 算 法 中 的 上 下 文 敏 感 ， 敏 感 ② 流 及 路 径 敏 感 的 函 数 间 分 析 ， 析 精 度 较 高 ； 根 据 对 几 种 典 型 分 ③ 公 钥 密 码 算 法 特 征 的 分 析 ，给 出 了 基 于 库 函 数 调 用 的加 密 行
Ａｂｓｒ ｃ ： Ａｓｔ ｅｎ ｍｂ ｒｏ ｃ ｒ ｙ ｒｓ ｓｉ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｓ ｄ ｂ ｍｂ ｄ ｅ ｅ ｉ ｅ ｒ ｗｉ ｇ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅｎ ｔ ｒ ｅ ｕ ｉ ｔａ ｔ ｈ ｕ ｅ ｆｓ ｕ ｉ ｋ ｔ ｅｗｏ ｋ ｃ ｕ ｅ ｙ ｅ ｅ ｄ ｄ ｄ ｖ ｃ ｓｉ ｇ ｏ ｎ ， ｃ ｏ ｄ ｎ ｏｔ ｅｗｏ ｋ ｓ ｃ ｒｔ ｅ ｔ ｉ ｎ ｈ ｓ ｈ ｙ ｉｓ ｅ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔｍ ， ｒ ｃ ｇ ｉ ｉ ｇｐ ｂ ｉ ｅ ｒ ｐ ｏ ｒ ｐ ｙ ａｇ ｒｔｍ ｉ ｎ ｆ ａ ｔ ｓ ｅ ｔ ｎ ａ ａｙ ｉ ｇ ｉ ｙ ｔ ｍ ｅ ｕ ｉ ． Ｏｎ ｓ ｕ ｓｉ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓｅ ｎ ｅ ｏ ｎ ｚｎ ｕ ｌ ｋ ｙ ｃ ｙ ｔ ｇ ａ ｈ ｌ ｏ ｈ ｉ ａｓｇ ｉ ｃ ｎ ｐ ｃ ｎ ｌｚ ｎ ｓｓ ｓｅ ｓ ｃ ｒｔ ｃ ｉ ｓ ｉ ａ ｉ ｔ ｙ ｒ ｓ ａ ｃ ｉ ｇ ｔ ｅｂ ｓｃ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｕ ｌ ｅ ｒ ｐ ｏ ｒ ｐ ｙ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｎ ｎ ｌ ｚ ｎ ｓ ｅ ｌ ｒ ｐ ｏ ａ ａｇ ｒｔ ｍｓ ａ ｓ ｍａ ｔ ａ ｅ ｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ａ ｉ ｏ ｃ ｐ ｆｐ ｂ ｉ ｋ ｙ ｃ ｙ ｔ ｇ ａ ｈ ｌ ｏ ｉ ｈ ｃ ｈ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｇ ａ ｓ ｍｂ ｅ ｃ ｔ ｇ ｍ ｌ ｏ ｈ ， ｅ ｎ ｉ ｂ ｓ ｄ ｙ ｒ ｉ ｃ ｍｅｈ ｄｉ ｒ ｕ ｈ ｒ ｒ ｎ ｌ ｚ ｕ ｌ ｅ ｒ ｐ ｏ ａ ｈ ｎ ｒ ｐ ｉ ｇｂ ｈ ｖ ｏ ， ｉｈｃ ｎ ｄ ｓ ｒｂ ｅｅ ｃ ｙ ｔ ｇｂ ｈ ｖ ｏ ｃ ｕ ａ ｅｙ ｔ ｏ ｂ ｏ ｇ ｔ ｏ ｗａ ｄｔ ａ ａｙ ｅｐ ｂ ｉ ｋ ｙｃｙ ｔ ｇ ｐ ｙ ｅ ｃ ｔ ｅ ａ ｉ ｒ ｗｈ ｃ ａ ｅ ｃ ｉ ｅ ｈ ｎ ｒ ｐ ｉ ｅ ａ ｉ ｒ ｃ ｔ ｌ． ｓ ｆ ｏ ｃ ｒ ｙ ｎ ｔ ｎ ａ ｒ Ａｎ ｏ ｉ ｉ ｇｗｉ ｄ ｌ ｈ ｃ ｉ ｇｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ， ｒ ｃ ｇ ｉｉ ｇ ｔ ｅｐ ｂ ｉ ｅ ｒ ｐ ｏ ｒ ｐ ｙ ａ ｇ ｒ ｈ ｃ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｃ ｍｂ ｎ ｎ ｔ ｍｏ ｅ ｅ ｋ ｎ ｈ ｏ ｏ ｙ ｅ ｏ ｎ ｚ ｎ ｕ ｌ ｋ ｙ ｃｙ ｔ ｇ ａ ｈ ｌｏ ｉ ｍ ｏ ｔ ｉ ｅ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓｅ ｉ ｈ ｃ ｅ ｈ ｃ ｔ ｎ ａ ｃ ｍｐ ｉｈ ｄ Ｔｈ ｓ ｓ ｌｓ ｈ ｗ ａ ｅ ｍｅｈ ｄ ｈ ｓ ｏ ｄ ａ ｃ ａ ｙ ａ ｄ ｓ ｂ ｌ ｙ ｃ ｏ ｌｓ ｅ ． ｅｔ ｔ ｅ ｕ ｔ ｏ ｔ ｔ ｈ ｔ ｏ ａ ｏ ｃ ｕ ｃ ｔ ｉ ｔ ． ｅ ｒ ｓ ｈ ｔ ｇ ｒ ｎ ａ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓｅ ｓ ｃ ｒｔ ； ａｇ ｒ ｈ ｒ ｃ ｇ ｉ ｏ ； ｐ ｏ ａ ｕ ｄ ｒｔｎ ｉ ｇ ａ ｇ ｒ ｈ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ； ｍｏ ｅ ｈ ｃ ｉ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ： ｍｂ ｄ ｅ ｔｍ ｅ ｕ ｉ ｙ ｙ ｌ ｏ ｉ ｍ ｅ ｏ ｔ ｎ ｔ ｎ ｉ ｒ ｇ ｍ ｎ ｅ ｓａ ｄ ｎ ； ｌ ｏ ｔ ｍ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓｉ ｒ ｉ ｉ ｃ ｄ ｌ ｅ ｋｎ ｃ
设 备 中 ， 安 全 性 是 当前 网络 安 全 研 究 的 重 点 之 一 。 密 码 算 其
法 在 保 护 嵌 入 式 系 统 安 全 方 面 起 着 关 键 作 用 ， 向 解 析 系 统 逆 中 密 码 算 法 的 实 现 安 全 性 ， 于 保 护 系 统 的 安 全 性 具 有 重 要 对
出 ， 入 式 系 统 越 来 越 多 地 应 用 于 路 由器 、 换 机 等 网络 关 键 嵌 交
特 点 ： 首 次 采 用 有 效 的 基 于 公 钥 密 码 算 法 实 现 特 征 的 库 函 ① 数 调 用 序 列 的 加 密 行 为 描 述 规 则 ，能 够 描 述 加 密 行 为 的 复 杂
３ ４ ２ １， ｏ． ， ｏ１ ２４ ０ １ Ｖ １ ２ Ｎ ． ３ ０
计算机工程与设计 Ｃ ｍｐ ｔ ｎ ｉ ｅ ｎ ｄＤ ｓ ｎ ｏ ｕｅ Ｅ ｇｎ ｒ ｇａ ｅｉ ｒ ｅｉ ｎ ｇ
因此 无 论 何 时 只 要 函 数 调 用 序 列 中 的 仟 何 ‘ 函 数 发 错 误 个 Ｌ Ｅ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｕ ｉ ｅ Ｓｃｙ ｔ ｇ ａ ｈ ｌ ｏ ｉ ｍ ｅ ｏ ｎ ｔｏ ｃ ｏ ｏ ｙ ｓ ａ ｃ ｎｐ ｂｌ ｋ ｙ’ ｒ ｐ ｏ ｒ ｐ ｙ ａｇ ｒｔ ｃ ｈ ｒ ｃ ｇ ｉｉ ｎｔ ｈｎ ｌ ｇ ｅ
ＺＨＡＮＧ ｉ ｇ ｗｅ ， Ｓ Ｊｎ ｉ ＨＵ ｉ Ｊ ＡＮＧ ｅ ｈ ｉ ＬＩ ｉｚ ｏ ｇ Ｈｕ ． Ｉ Ｌｉ — ｕ 。 ．ｈ ｎ Ｊ
１ 公 钥 密 码 算 法 特 征
识 别 嵌 入 式 系 统 的 公 钥 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 码 算 法 ， 要 深 入 研 究 算 法 的 需 加密原理特征 ， 以及 其 在 嵌 入 式 系 统 中 的 代 码 实现 特 征 ， 过 通 识别具体 典型特征进 行鉴别 。
Ｂ ｙ ｓ 策 的算 法 识 别 模 型 ， 模 型 主 要 针 对 统 计特 征 比较 明 ａｅ 决 该 显 的 Ｈ ｓ类 、 组 类 密 码 算 法 ， ａｈ 分 以核 心 函 数 为 识 别 粒 度 ， 能 不
计 算 机 工 程 与 设 计 Ｃ ｍ ｕ ｒ ｎ ｉ ｅｎ ｄ ｅｉ ２ １， ｏ ３， ｏ ０ ２ ３ ｏ ｐｔ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ ｎ Ｄ ｓ ｎ ０ １ Ｖ １ ２ Ｎ ． ３４ ｅ ｎ ｉ ａ ｇ ． １
公 钥密码算法识 别技术研 究
张经 纬 ， 舒 辉 ， 蒋烈 辉 ， 李继 中
为模型 。
意 义 ， 中识 别 嵌 入 式 系 统 中蕴 含 的密 码 算 法 是 对 其 逆 向解 其
析 的前提 。 鉴 于 公 钥 算 法 的 安全 机 制 ， 广 泛 地 应 用 于 数 据 加 密 、 其 数 字 签 名 、 份 认 证 、 息 的 完 整 性 认 证 等 方 面 ， 以 识 别 嵌 入 身 信 所 式 系统 中的公钥密码 算法对 于解析其 系统安全 性尤为 重要 。 文 献 ［］针 对 Ｘ ６平 台 下 的密 码 算 法 统 计 特 征 ，提 出 了基 于 ３ ８