基于静态分析的Rust内存安全缺陷检测研究 报告人：徐辉 报告日期：2022.11.25 复旦大学 大纲 一、问题背景 二、Rust指针缺陷检测方法 三、实验结论 四、论文发表心得 大纲 一、问题背景 二、Rust指针缺陷检测方法 三、实验结论 四、论文发表心得 Rust语言 ❑ 系统级安全编程语言 ▪ 内存安全 ▪ 并发安全 ▪ 效率 2006年 2011年 Foundation成立 2020年 2021年 Mozilla裁员Servo团队 AWS, Huawei, Google, Microsoft, Mozilla… Rust如何保障内存安全？ ❑ 内存安全问题产生的主要原因之一是指针别名导致悬空指针 ▪ 手动释放内存或调用析构函数 ▪ 函数返回时发生的自动析构或内存释放 ❑ Rust设计的目标之一是编译时检查指针别名（共享可变引用） ▪ 0x012345usize; let r = address as *const i32; } unsafe { risky(); } 调用unsafe函数 定义unsafe函数 Rust的安全哲学 ❑ Safe API无论如何被使用都不应带来未定义行为 ❑ 程序员应避免直接使用unsafe code ❑ Interior unsafe：将unsafe code封装为safe API

第三届中国 Rust 开发者大会 安全高效的二进制序列化 Daniel Wang @ NEAR Borsh • 运行、编码效率 • 确定性 • 跨平台兼容性 二进制序列化的问题 Binary Object Representation Serializer for Hashing • 字节级别确定性 • 执行速度快 Borsh • 轻量级 • 每一个对象与其二进制表示之间都存在一个双射映射

..................................................................................... 276 12.3. 重构以改进模块化与错误处理 ................................................................................... 278 12 ........................................................................................ 329 13.3. 改进之前的 I/O 项目 ........................................................................................ ...................................................................................... 484 19.1. 不安全的 Rust ............................................................................................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 12.3. 重构以改进模块化与错误处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 13.3. 改进之前的 I/O 项目 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465 20.1. 不安全 Rust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

语言设计的看法主要是：重大创新，却又博采众长。 Rust 为了解决内存安全问题重新设计了类型系统，提出了所有权的概念，同时 为了能够解决当前大多数语言无法检测到的运行时错误，rust 创造性地设计了 无畏并发。Rust 借鉴了很多优秀语言的设计理念，以及快速迭代的社区，这些 都是 Rust 受到赞赏的重要因素。 Rust 是一门系统级编程语言，被设计为保证内存和线程安全，并防止段错误。 作为系统级编程语言，它的基本理念是 可以被归为通用的、多范式、编译型的编程语言，类似 C 或者 C++。与 这两门编程语言不同的是，Rust 是线程安全的！ Rust 编程语言的目标是，创建一个高度安全和并发的软件系统。它强调安全性、 并发和内存控制。尽管 Rust 借用了 C 和 C++ 的语法，它不允许空指针和悬 挂指针，二者是 C 和 C++ 中系统崩溃、内存泄露和不安全代码的根源。 Rust 中有诸如 if else 和循环语句 for 和 while （structured type）而不是类（class）。这点，与基于继承的 OO 语言 C++, Java 有相当大的差异。而跟 Ocaml, Haskell 这类函数式语言更加接近。 Rust 做到了内存安全而无需 .NET 和 Java 编程语言中实现自动垃圾收集器的 开销，这是通过所有权/借用机制、生命周期、以及类型系统来达到的。 Rust 程序设计语言的本质在于赋能（empowerment）：无论你现在编写的是何

0版本 2013年末我开始关注Rust，但尚未深入实践 在重大场合正式演讲这是人生第一次 2016年春节至今认真准备讲稿近三个月 如有错误或纰漏，敬请谅解！ 感谢臧秀涛主编盛情邀请！ Rust 安全、高效、并发的系统编程语言 2006年 2009年 2012年 2015年 2016年 Rust Cargo v0.0 ... v0.2 ... v0.10 系统编程+零运行时+内存安全 系统编程+零运行时+内存安全 （应用领域） （运行效率） （系统安全） 系统编程 Systems Programming 系统编程+零运行时+内存安全 System programming • The programmer will make assumptions 系统编程 • 对硬件的控制（嵌入式, OS） • 对系统底层的控制（OS, kernel, driver） • 对CPU和内存的高效利用（Server, OS） • 对运算性能的高要求 • 对系统安全和内存安全的强需求 重点项目&热门领域 • 大数据 • 云计算 • 物联网 • 航空航天 • 超级计算机 • 科学运算/机器学习 • 图形图像处理 • 虚拟现实 ……都有系统编程的身影

Table of Contents 目录 Use of Rust in Implementing Cryptographic Algorithms and Protocols #3 Rust 实现密码与安全协议的优势与现状 Introduction to Shangmi Algorithms and Protocols #2 国密算法与协议介绍 Huawei Ylong Rust Cryptographic Framework #4 华为 Ylong Rust 密码库 国密算法总览 Overview to Shangmi Cryptography Section #1 • 密码算法安全目标 • 密码算法分类 • 国密套件总览 密码算法安全目标 Security Goals Rust China Conf 2022 – 2023, Shanghai, China • 通常来说，通过加密方式，对于信息的传输，我们希望达成以下五个目标： TLS 简介 来源：国密算法加密芯片，支持国密全套件等安全算法，http://www.bjlcs- tech.com/article/95.html 国密套件总览 List of Shangmi Cryptography Rust China Conf 2022 – 2023, Shanghai, China 算法 算法标准 功能 类型 安全位数 (bit) 对应算法 是否公开 应用 Sm1

29.6.1 解答 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 30 不安全 Rust 174 30.1 不安全 Rust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 30.2 解引用裸指针 177 30.6 实现 Unsafe Trait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 30.7 安全 FFI 封装容器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 30.7.1 解答 . . . . 决方案，例如告诉大家在标准库的什么位置可以找到 相关信息。 以上就是全部事项，祝你授课顺利！希望你能像我们一样享受其中的乐趣！ 欢迎你在课后提供反馈，以帮助我们不断改进课程。我们非常期待了解哪些方面做得不错，哪些方面还需 要改进。同时非常欢迎学生们向我们发送反馈！ 1.1 课程结构 本页供课程讲师使用。 12 Rust 基础 前四天的内容是 Rust 基础。这几天的课程节奏很快，内容也很丰富！

Rust语言的安全性和性能优势 2. Rust生态系统的丰富性 3.Solana平台的支持：Solana是一个基于Rust开发 的 高性能区块链平台，提供了完善的开发工具和文档，可 以帮助开发者更加便捷地进行Rust合约链开发。 4. Informal Systems提供的IBC协议Rust语言实现和 协议的形式化验证可以有效提高IBC协议的安全性和可 靠性，保障跨链交易的安全和正确性。 solomachine cleint - 安全性保障的方案。 - ICS06 Solomachine Client 本身支持单个签名和多个签名 - 单个签名肯定是不安全的，需要引入多个签名的方案， - 但是多个签名也是会出现内部作恶的，虽然是通过Dao选举出来的， 通过多个签名成员不会作恶保证。 - 改进方案，通过引入签名人池，有资格签名的人进入签名人池，之

数据库) 7. Executor 主要模块 • 高复杂性，组件和子系统较多，相互依赖和交互，整体结构和逻辑非常复杂，开发、 测试、调试难度大 • 可维护性，开发完成后，各个模块需要维护、升级和改进 • 可扩展性 • 高性能 • 高并发 • 高可靠性 • 代码管理 • … 大型项目的开发难点 ■ 抽象 ■ 便于协作开发 ■ 易于测试 优点 Mempool Traits 项目应用 Adapter 模式 3. 使用过程宏的监控埋点开发实践 4. 区块链间互操作性的实现 ■ CKB (Common Knowledge Base) Axon 的 Layer 1，确保安全和去中心化 ■ IBC (Inter-Blockchain Communication) 两个区块链之间传递任意数据的互操作性协议 互操作性（Interoperability） CKB-VM：基于