文章总结: 文章介绍了NDSS2026论文提出的Ta’veren系统,旨在发现可编程逻辑控制器二进制文件中的盲信漏洞。该系统结合人工定义的环境模型与angr符号执行引擎,将PLC固件逆向还原为有限状态机,自动化检测非预期输入引发的安全问题。研究通过合成数据集及ArduPilot飞控验证了有效性,并已开源相关代码。 综合评分: 85 文章分类: 二进制安全,漏洞分析,IoT安全
G.O.S.S.I.P 阅读推荐 2026-01-09 时间之轴
原创
G.O.S.S.I.P
安全研究GoSSIP
2026年1月9日 21:16 上海 标题已修改
时轴(Ta’veren),是指被命运之网环绕的人。围绕时轴,时光之轮将靠近者的命运,甚至是所有人的因缘编织成命运之网。时轴通常有着令人难以想象的运气,能使周围人做出一些始料未及的决定,抑或是使他们吐出本不想说的话。
长篇奇幻小说《时光之轮》不知道有多少读者看过,~~但是肯定比NDSS的论文读者要多一些~~ 今天我们要给大家介绍的并不是这本奇幻著作,而是一篇来自NDSS 2026的学术研究论文 Discovering Blind-Trust Vulnerabilities in PLC Binaries via State Machine Recovery,因为论文设计的分析系统Ta'veren的名字大概就来自于小说中的“时轴”:
这篇论文主要研究的是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的安全问题,具体关注的是一类叫做 Blind Trust Vulnerability(BTV)的漏洞,而这个BTV并不是北京电视台,其实它就是下面图示的一类不安全输入所引起的安全问题。当然我们觉得这里其实可以更直接一点,用文字说一下“BTV相关的输入就是那些非预期且能够引起不安全后果的输入”就好了,用这幅图反倒是让读者看了半天才反应过来(至少编辑部是这样)。
当然,BTV的概念引入也算是定义了一类新问题,那这里主要还是因为此类问题影响的对象——PLC是比较特殊的,一般来说PLC对接的都是一些(关键的)工业设备,PLC的用户可能也不是专业的编程人员,我们曾经在公众号里面介绍过关于PLC安全研究的文章包括【G.O.S.S.I.P 阅读推荐 2024-08-09 PLC安全总览】、【G.O.S.S.I.P 学术论文推荐 2021-08-19】,大家可以去回顾一下,就会发现PLC编程这类工作很特殊,它只关心一些特定的输入来源(大部分来自传感器),程序也像是在画算法流程图或者状态机转移图。
我们注意到本文的作者大部分来自著名的ASU SEFCOM实验室,他们也是angr开发团队的核心,因此本文开发的PLC安全分析系统Ta'veren很自然会使用到angr——作者用angr作为核心来对PLC的固件进行了分析,来支持Ta'veren将PLC固件中的代码逻辑恢复成有限状态机(Finite State Machine,FSM)模型并进行分析,这就和其他的一些基于fuzzing的不安全输入检测技术有了本质的区别:
Ta'veren的工作流程看起来很简单(话说SEFCOM的论文有个特点,流程图很朴实,不像现在那些AI会议上的pipeline一样花里胡哨),但是这里有一些需要人工参与的地方,就是要人去帮助Ta'veren构建PLC工作环境模型(主要是人工去读文档,把一些输入输出变量给定义清楚),其余的状态机还原和漏洞寻找都交给自动化分析就好了(底层还是angr加持):
在PLC这个领域,最大的问题是不太好拿到现实的固件,作者只能一方面拿OpenPLC、Beremiz、Simulink这种PLC开发工具来写了18个固件作为ground truth(下表中的DS_G数据集),而另外一个数据集(DS_T)包含的是用C和C++代码编译开发的固件
由于PLC的特殊性,我们就不再详细介绍实验结果了(缺少domain knowledge很难看懂),作者在文章中专门用Ta'veren去分析了一套基于ArduPilot飞控系统构建的Copter自动驾驶系统(主要是用在多旋翼飞机、直升机和其他旋翼飞行器上),也发现了一些问题。当然,提到因为参数错误导致的飞控系统问题,这里我们就顺手推荐一下G.O.S.S.I.P参与的一篇ICSE旧文 Control Parameters Considered Harmful: Detecting Range Specification Bugs in Drone Configuration Modules via Learning-Guided Search
论文:https://yancomm.net/papers/2026 – NDSS – Taveren.pdf 代码:https://github.com/sefcom/taveren (四天前刚刚上传,代码很详细)
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