1989年的模糊测试技术如何在2018年仍发现Linux漏洞

1989年的模糊测试技术

随着2019年临近，让我们回顾历史寻求改进。我们将目光投向30年前，重新审视模糊测试的开山之作：Barton P. Miller教授1990年发表的《UNIX工具可靠性实证研究》及其1995年续作《模糊测试再探》。

本文将使用原始论文中完全相同的测试工具，在现代Ubuntu Linux系统中寻找漏洞。这两篇论文不仅提供了研究背景，更包含了惊人的预见性——它们准确预测了随后十年代码中普遍存在的漏洞类型。

技术概览

模糊测试程序通过生成随机字符流（可选择可打印字符/控制字符/非打印字符）进行测试，其核心特性包括：

• 使用随机种子确保结果可复现（现代模糊测试工具常缺失此功能）
• 通过脚本自动检测程序崩溃（生成core dump）
• 手动识别程序挂起
• 适配器支持交互式程序（1990）、网络服务（1995）和X图形程序（1995）测试

原始研究覆盖4种处理器架构（i386/CVAX/Sparc/68020）和5个操作系统（4.3BSD/SunOS/AIX/Xenix/Dynix）。结果显示：

• 1990年测试中25-33%工具存在故障
• 1995年测试中GNU/Linux故障率最低（9%）

现代复现方法

我们使用1995年代码库fuzz-1995-basic进行测试，仅更新测试目标列表以适配现代Linux环境。测试工具链保持原始状态，仅对部分过时软件包进行等效替换：

原始工具	现代替代	替换原因
cfe	cc1	C预处理器等效
dbx	gdb	调试器等效
ditroff	groff	排版系统继任者
...	...	...

测试结果对比

系统版本	崩溃数	挂起数	测试总数	故障率
Slackware 2.1.0 (1995)	4	1	55	9%
Ubuntu 14.04 (2014)	2	2	81	5%
Ubuntu 18.10 (2018)	1	1	81	2%

典型漏洞分析

1. glibc缓冲区溢出
   在ul工具中发现的实际上是glibc漏洞（2016年报告仍未修复），表现为sprintf写入固定长度缓冲区的经典问题：

   errstr(const char *s, const char *t) {
     char buff[100];
     sprintf(buff, s, t);  // 缓冲区溢出风险
     err(buff);
   }
   

2. 拼写检查死锁
   spell与ispell通过管道通信时产生经典死锁：

   • spell阻塞写入超过4096字节的行
   • ispell阻塞等待确认已读取修正数据

3. Fortran编译器崩溃
   f2c转换器中的错误处理函数存在30年历史遗留漏洞，其变更日志可追溯至1989年。

历史启示

原始论文的三大预言至今有效：

1. C语言类型系统存在根本缺陷
2. 基础模糊测试始终有效
3. 开发者修复漏洞意愿低下

尽管现代Linux系统故障率已从9%降至2%，但完全消除基础性漏洞仍需持续努力。这项研究证明，即使是最简单的自动化测试方法，经过30年仍能发现当代软件中的关键缺陷。

（全文完）