tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2023-9-6-68-82tuzsut-530Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИINFORMATION TECHNOLOGIES AND TELECOMMUNICATIONМетодология реверс-инжиниринга машинного кода. Часть 2. Статическое исследованиеMethodology for Machine Code Reverse Engineering. Part 2. Static Investigationhttps://orcid.org/0000-0002-9412-5693ИзраиловК. Е.IzrailovK.

кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории проблем компьютерной безопасности Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра Российской академии наук

konstantin.izrailov@mail.ruСанкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наукРоссияSaint-Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202325122023966882Copyright © Израилов К.Е., 20232023Израилов К.Е.Izrailov K.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/530

Изложены результаты создания единой методологии проведения реверс-инжиниринга машинного кода устройств. Данная, вторая часть цикла статей посвящена статическому исследованию кода с целью восстановления его метаинформации (исходного кода, алгоритмов, архитектуры, концептуальной модели), а также поиска в нем уязвимостей. Проводится обзор научных публикаций на тему существующих методов и средств статического анализа машинного кода. Дается детальное описание и формализация шагов этапа, а также примеры их применения на практике. Частичная схема предлагаемой методологии приводится в графическом виде с указанием получаемых основных и промежуточных результатов.

The creating results a unified methodology for reverse engineering the machine code of devices are presented. This second part of the articles series is devoted to static research of code in order to restore its metainformation (source code, algorithms, architecture, conceptual model), as well as search for vulnerabilities in it. A scientific publications review on the topic of existing methods and tools for static analysis of machine code is carried out. A detailed description and formalization of the steps of the stage is given, as well as examples of their application in practice. A proposed methodology partial diagram is presented in graphical form, indicating the main and intermediate results obtained.

реверс-инжинирингобратная разработкапрограммная инженериястатический анализинформационная безопасностьуязвимостиметодологиясхемаreverse engineeringbackwards engineeringsoftware engineeringstatic analysisinformation securityvulnerabilitiesmethodologyschemeReferencesИзраилов К.Е. Методология проведения реверс-инжиниринга машинного кода. Часть 1. Подготовка объекта исследования // Труды учебных заведений связи. 2023. Т. 9. № 5. С. 79‒90. DOI:10.31854/1813-324X-2023-9-5-79-90Izrailov K. Methodology for Machine Code Reverse Engineering. Part 1. Preparation of the Research Object. Proceedings of the Telecommun. Univ. 2023;9(5):79–90. DOI:10.31854/1813-324X-2023-9-5-79-90Падарян В.А., Гетьман А.И., Соловьев М.А., Бакулин М.Г., Борзилов А.И., Каушан В.В. Методы и программные средства, поддерживающие комбинированный анализ бинарного кода // Труды Института системного программирования РАН. 2014. Т. 26. № 1. С. 251–276.Padaryan V.A., Getman A.I., Solovev M.A., Bakulin M.G., Borzilov A.I., Kaushan V.V. Methods and software tools supporting combined binary code analysis. Proceedings of ISP RAS. 2014;26(1):251–276.Бугеря А.Б., Ефимов В.Ю., Кулагин И.И., Падарян В.А., Соловьев М.А., Тихонов А.Ю. Программный комплекс для выявления недекларированных возможностей в условиях отсутствия исходного кода // Труды Института системного программирования РАН. 2019. Т. 31. № 6. С. 33–64. DOI:10.15514/ISPRAS-2019-31(6)-3Bugerya A.B., Yefimov V.Yu., Kulagin I.I., Padaryan V.A., Solovev M.A., Tikhonov A.Yu. Program complex for detecting undeclared capabilities in the absence of source code. Proceedings of ISP RAS. 2019;31(6):33–64. DOI:10.15514/ISPRAS-2019-31(6)-3Долгова К.Н., Чернов А.В., Деревенец Е.О. Методы и алгоритмы восстановления программ на языке ассемблера в программы на языке высокого уровня // Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы. 2008. № 3. С. 54–68.Dolgova K.N., Chernov A.V., Derevenets Ye.O. Methods and algorithms for restoring assembly language programs into high-level language programs. Information Security Problems. Computer Systems. 2008;3:54–68.Новиков В.А., Ломако А.Г., Еремеев М.А., Петренко А.С. Выявление и нейтрализация недекларированных возможностей программ // Proceedings of the 2017 Symposium on Cybersecurity of the Digital Economy (CDE'17, Иннополис, Россия, 19–20 сентября 2017). Санкт-Петербург: Издательский Дом «Афина», 2017. С. 284–287.Novikov V.A., Lomako A.G., Yeremeev M.A., Petrenko A.S. Identification and neutralization of undeclared program features. Proceedings of the 2017 Symposium on Cybersecurity of the Digital Economy, CDE'17, 19–20 September 2017, Innopolis, Russia. St. Petersburg: Afina Publ.; 2017. p.284–287.Ревнивых А.В., Велижанин А.С. Методика автоматизированного формирования структуры дизассемблированного листинга // Кибернетика и программирование. 2019. № 2. С. 1–16. DOI:10.25136/2306-4196.2019.2.28272Revnivikh A.V., Velizhanin A.S. Automated Formation Methodology of disassembled listing structure. Cybernetics and Programming. 2019;2:1–16. DOI:10.25136/2306-4196.2019.2.28272Bhardwaj V., Kukreja V., Sharma C., Kansal I., Popali R. Reverse Engineering-A Method for Analyzing Malicious Code Behavior // Proceedings of the International Conference on Advances in Computing, Communication, and Control (ICAC3, Mumbai, India, 03–04 December 2021). IEEE, 2022. PP. 1–5. DOI:10.1109/ICAC353642.2021.9697150Bhardwaj V., Kukreja V., Sharma C., Kansal I., Popali R. Reverse Engineering-A Method for Analyzing Malicious Code Behavior. Proceedings of the International Conference on Advances in Computing, Communication, and Control, ICAC3, 03–04 December 2021, Mumbai, India. IEEE; 2022. p.1–5. DOI:10.1109/ICAC353642.2021.9697150Черчесов А.Э. Фазы загрузки UEFI и способы контроля исполняемых образов // Вопросы защиты информации. 2018. № 2(121). С. 51–53.Cherchesov A.E. UEFI boot phases and how to control executable images. Voprosy zashchity informatsii. 2018;2(121):51–53.Zhang D., Zhang Z., Jiang B., Tse T.H. The Impact of Lightweight Disassembler on Malware Detection: An Empirical Study // Proceedings of the 42nd Annual Computer Software and Applications Conference (Tokyo, Japan, 23–27 July 2018). IEEE, 2018. PP. 620–629. DOI:10.1109/COMPSAC.2018.00094Zhang D., Zhang Z., Jiang B., Tse T.H. The Impact of Lightweight Disassembler on Malware Detection: An Empirical Study. Proceedings of the 42nd Annual Computer Software and Applications Conference, 23–27 July 2018, Tokyo, Japan. IEEE; 2018. p.620–629. DOI:10.1109/COMPSAC.2018.00094David A.P. Ghidra Software Reverse Engineering for Beginners: Analyze, identify, and avoid malicious code and potential threats in your networks and systems. UK: Packt Publishing Ltd, 2021. 322 p.David A.P. Ghidra Software Reverse Engineering for Beginners: Analyze, identify, and avoid malicious code and potential threats in your networks and systems. Packt Publishing Ltd; 2021. 322 p.Буйневич М.В., Израилов К.Е. Автоматизированное средство алгоритмизации машинного кода телекоммуникационных устройств // Телекоммуникации. 2013. № 6. С. 2–9.Buinevich M.V., Izrailov K.E. Automated tool for machine code algorithmization of telecommunication devices. Telekommunikatsii. 2013;6:2–9.Буйневич М.В., Израилов К.Е. Метод алгоритмизации машинного кода телекоммуникационных устройств // Телекоммуникации. 2012. № 12. C. 2–6.Buinevich M.V., Izrailov K.E. Algorithmization method for machine code of telecommunication devices. Telekommunikatsii. 2012;12:2–6.Селиверстова И.А. Разработка программного обеспечения построения XML описания кода // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 2(58). С. 102–104.Seliverstova I.A. Development of software for building XML code description. Modern scientific researches and innovations. 2016;2(58):102–104.Митькин С.Б. Автоматное программирование на языке Дракон // Программная инженерия. 2019. Т. 10. № 1. С. 3–13. DOI:10.17587/prin.10.3-13Mitkin S.B. Automata programming in the Dragon language. Software Engineering. 2019;10(1):3–13. DOI:10.17587/prin.10.3-13Вохмин А.А., Евдокимова О.А., Малявко А.А. Визуально-графическая система программирования на основе разработки блок-схем алгоритмов. Конвертирование текстов программ на различных языках программирования в блок-схемы и обратно // Южно-Сибирский научный вестник. 2021. № 3(37). С. 49–57. DOI:10.25699/SSSB.2021.37.3.013Vokhmin A.A., Yevdokimova O.A., Malyavko A.A. Visual-graphical programming system based on the development of algorithm flowcharts. Converting program texts in different programming languages into flowcharts and back again. South-Siberian Scientific Bulletin. 2021;3(37):49–57. DOI:10.25699/SSSB.2021.37.3.013Pakonen A. Obfuscation of function block diagrams // Proceedings of the 28th International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA, Sinaia, Romania, 12–15 September 2023). IEEE, 2023. PP. 1–7. DOI:10.1109/ETFA54631.2023.10275363Pakonen A. Obfuscation of function block diagrams. Proceedings of the 28th International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, ETFA, 12–15 September 2023, Sinaia, Romania. IEEE; 2023. p.1–7. DOI:10.1109/ETFA54631.2023.10275363Ипатов П.С. Технологии межпрограммных интерфейсов // Science Time. 2016. № 9(33). С. 115–118.Ipatov P.S. Technologies of interprogram interfaces. Science Time. 2016;9(33):115–118.Буйневич М.В., Ганов Г.А., Израилов К.Е. Интеллектуальный метод визуализации взаимодействий программ в интересах аудита информационной безопасности операционной системы // Информатизация и связь. 2020. № 4. С. 67–74.Buinevich M.V., Ganov G.A., Izrailov K.E. An intelligent method for visualizing program interactions in the interest of operating system information security auditing. Informatization and communication. 2020;4:67–74.Yang J., Cheng C., Shen S., Yang S. Comparison of complex network analysis software: Citespace, SCI2 and Gephi // Proceedings of the 2nd International Conference on Big Data Analysis (Beijing, China, 10–12 March 2017). IEEE, 2017. PP. 169–172. DOI:10.1109/ICBDA.2017.8078800Yang J., Cheng C., Shen S., Yang S. Comparison of complex network analysis software: Citespace, SCI2 and Gephi. Proceedings of the 2nd International Conference on Big Data Analysis Beijing, 10–12 March 2017, Beijing, China. IEEE; 2017. p.169–172. DOI:10.1109/ICBDA.2017.8078800Gardazi S.U., Shahid A.A. Survey of software architecture description and usage in software industry of Pakistan // Proceedings of the International Conference on Emerging Technologies (Islamabad, Pakistan, 19–20 October 2009). IEEE, 2009. PP. 395–402. DOI:10.1109/ICET.2009.5353137Gardazi S.U., Shahid A.A. Survey of software architecture description and usage in software industry of Pakistan. Proceedings of the International Conference on Emerging Technologies, 19–20 October 2009, Islamabad, Pakistan. IEEE; 2009. p.395–402. DOI:10.1109/ICET.2009.5353137Sharma K., Dubey S.K., Gaurav P., Prachi. Functionality Assessment of Software System using Fuzzy Approach // Proceedings of the 8th International Conference on Reliability, Infocom Technologies and Optimization (Trends and Future Directions) (ICRITO, Noida, India, 04–05 June 2020). IEEE, 2020. PP. 1206–1209. DOI:10.1109/ICRITO48877.2020.9197795Sharma K., Dubey S.K., Gaurav P., Prachi Functionality Assessment of Software System using Fuzzy Approach. Proceedings of the 8th International Conference on Reliability, Infocom Technologies and Optimization (Trends and Future Directions), ICRITO, 04–05 June 2020, Noida, India. IEEE; 2020. p.1206–1209. DOI:10.1109/ICRITO48877.2020.9197795Kotenko I., Izrailov K., Buinevich M., Saenko I., Shorey R. Modeling the Development of Energy Network Software, Taking into Account the Detection and Elimination of Vulnerabilities // Energies. 2023. Vol. 16. Iss. 13. P. 5111. DOI:10.3390/en16135111Kotenko I., Izrailov K., Buinevich M., Saenko I., Shorey R. Modeling the Development of Energy Network Software, Taking into Account the Detection and Elimination of Vulnerabilities. Energies. 2023:16(13):5111. DOI:10.3390/en16135111Израилов К.Е., Покусов В.В. Создание программной объектно-ориентированной платформы для разработки UEFI модулей // X международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (АПИНО 2021, Санкт-Петербург, Россия, 24–25 февраля 2021). Санкт-Петербург: СПбГУТ. 2021. Т. 2. С. 246–250.Izrailov K.E., Pokusov V.V. Creation of software object-oriented platform for UEFI modules development. Proceedings of the X International Scientific-Technical and Scientific-Methodical Conference on Actual Problems of Infotelecommunications in Science and Education, 24–25 February 2021, St. Petersburg, Russia. St. Petersburg: The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications Publ.; 2021. vol.2. p.246–250.Yu S.-Y., Achamyeleh Y.G., Wang C., Kocheturov A., Eisen P., Al Faruque M.A. CFG2VEC: Hierarchical Graph Neural Network for Cross-Architectural Software Reverse Engineering // Proceedings of the 45th International Conference on Software Engineering: Software Engineering in Practice (Melbourne, Australia, 14–20 May 2023). IEEE, 2023. PP. 281–291. DOI:10.1109/ICSE-SEIP58684.2023.00031Yu S.-Y., Achamyeleh Y.G., Wang C., Kocheturov A., Eisen P., Al Faruque M.A. CFG2VEC: Hierarchical Graph Neural Network for Cross-Architectural Software Reverse Engineering. Proceedings of the 45th International Conference on Software Engineering: Software Engineering in Practice, 14–20 May 2023, Melbourne, Australia. IEEE; 2023. p.281–291. DOI:10.1109/ICSE-SEIP58684.2023.00031Израилов К.Е. Концепция генетической декомпиляции машинного кода телекоммуникационных устройств // Труды учебных заведений связи. 2021. Т. 7. № 4. С. 95‒109. DOI:10.31854/1813-324X-2021-7-4-95-109Izrailov K.E. The concept of genetic decompilation machine code telecommunication devices. Proceedings of the Telecommun. Univ. 2021;7(4):95‒109. DOI:10.31854/1813-324X-2021-7-4-95-109Израилов К.Е., Умаралиев И.В. Гипотетический метод восстановления модулей архитектуры машинного кода с целью выявления высокоуровневых уязвимостей // XII международная научно-техническая и научно-методическая конференция Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании (АПИНО 2023, Санкт-Петербург, Россия, 28 февраля – 01 марта 2023). Санкт-Петербург: СПбГУТ, 2023. Т. 1. С. 577‒581.Izrailov K.E., Umaraliev I.V. Hypothetical method of restoring machine code architecture modules in order to detect high-level vulnerabilities. Proceedings of the XII International Scientific-Technical and Scientific-Methodical Conference on Actual Problems of Infotelecommunications in Science and Education, 28 February – 01 March 2023, St. Petersburg, Russia. St. Petersburg: The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications Publ.; 2023. vol.1. p.577–581.Wang R., Shi Y. Research on application of article recommendation algorithm based on Word2Vec and Tfidf // The Proceedings of International Conference on Electrical Engineering, Big Data and Algorithms (Changchun, China, 25–27 February 2022). IEEE, 2022. PP. 454–457. DOI:10.1109/EEBDA53927.2022.97448244Wang R., Shi Y. Research on application of article recommendation algorithm based on Word2Vec and Tfidf. Proceedings of the International Conference on Electrical Engineering, Big Data and Algorithms, 25–27 February 2022, Changchun, China. IEEE; 2022. p.454–457. DOI:10.1109/EEBDA53927.2022.9744824

The authors declare that there are no conflicts of interest present.