FreeWavm：一种基于解析树变异和快照引导的增强型WebAssembly运行时模糊测试工具

《Proceedings of the ACM on Software Engineering》：FreeWavm: Enhanced WebAssembly Runtime Fuzzing Guided by Parse Tree Mutation and Snapshot

WebAssembly运行时漏洞检测面临语法复杂性挑战，传统Fuzzing方法效果有限。FreeWavm框架通过将字节码转换为解析树、设计结构化变异模块、实施节点优先级筛选、应用特定变异操作及自动修复机制，有效触发结构化崩溃。实验表明其可发现69个新漏洞（24个获CVE认证），性能优于现有方案。

　　

摘要

WebAssembly 被认为是一种低级且可移植的语言，已在浏览器和区块链等多个领域得到广泛应用，成为推动互联网发展的革命性力量。然而，WebAssembly 运行时中的缺陷和漏洞会导致 WebAssembly 应用程序出现意外行为。为检测 WebAssembly 运行时的漏洞，人们提出了一系列解决方案，其中模糊测试（fuzzing）被认为是最有效的方法。尽管模糊测试具有巨大潜力，但由于 WebAssembly 运行时的语法复杂性以及对其基于模块的代码结构的缺乏深入了解，生成的有效测试输入难以触及其深层逻辑，从而限制了其发现漏洞的能力。

为了解决这一问题，我们推出了 FreeWavm——一个通过主动修改 WebAssembly 代码结构来进行模糊测试的新框架。技术上，我们将 WebAssembly 字节码转换为解析树格式，以捕捉代码结构的复杂特征。为了生成有意义的测试输入，我们设计了一个能够识别代码结构的变异模块，该模块采用定制的节点优先策略筛选出解析树中的关键节点，并施加特定的结构变异。为确保变异后测试输入的有效性，FreeWavm 配备了自动修复机制来修复变异后的解析树。此外，我们还利用解析树快照来辅助输入的生成和整个模糊测试过程。通过对多种 WebAssembly 运行时进行的大量实验，结果表明 FreeWavm 能够有效触发特定结构的崩溃，其性能优于其他类似工具。FreeWavm 已发现 69 个此前未知的漏洞，其中 24 个已被赋予 CVE 编号。

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