Conf 2021 – 2022, Online, China 姜剑峰 Rust API可靠性分析与验证 Rust China Conf 2021 – 2022, Online, China 主题内容 • Rust第三方库API可靠性现状 • 现用方法的局限性 • 基于程序合成+模糊测试的可靠性分析方法 Rust China Conf 2021 – 2022, Online, China 本（2019）硕（2022）毕业于复旦大学 • 目前在蚂蚁集团安全计算部门开发应用于机密计算的Rust系统软件 • 研究生期间主要从事Rust测试与验证工具的研究，本人所在的是国内最早 开展Rust程序分析相关研究的实验室（https://artisan-lab.github.io） • 我们关于Rust库模糊测试的论文 RULF: Rust Library Fuzzing via API Dependency China Conf 2021 – 2022, Online, China 现有的可靠性分析方法及其局限性 模糊测试(afl.rs, libfuzzer)：分支覆盖率；用例程序的构造 符号执行(klee, angr)：路径爆炸；求解困难 静态分析(MirChecker, Rudra, SafeDrop)：分析特定问题；假阳性 形式化验证(RustBelt)：无法方便的验证第三方库 其他工具（Miri等）…

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 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） ▪ 但一般意义上的指针分析是NP-hard问题 ▪ 智能指针可行，但作为运行时方案，效率低 ▪ Rust在语法设计中引入所有权机制，简化指针分析问题 Rust所有权模型 => XOR Mutability ❑ 一个对象有且只有一个所有者 ❑ 所有权可以转移给其它变量 ▪ 用完不用还 Memory Reclaim问题：示例1 创建一个临时字符串s 通过unsafe将v指向临时内存 返回v 自动析构s，造成悬空指针v 访问v造成use-after-free 从Rust MIR分析Auto Memory Reclaim问题 _1 = const > ::from(const "a

小結 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 第 2 章 複雜度分析 17 2.1 演算法效率評估 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2 迭代與遞迴 若你是演算法“大神”，我們期待收到你的寶貴建議，或者一起參與創作。 前置條件 你需要至少具備任一語言的程式設計基礎，能夠閱讀和編寫簡單程式碼。 0.1.2 內容結構 本書的主要內容如圖 0‑1 所示。 ‧ 複雜度分析：資料結構和演算法的評價維度與方法。時間複雜度和空間複雜度的推算方法、常見型別、 示例等。 ‧ 資料結構：基本資料型別和資料結構的分類方法。陣列、鏈結串列、堆疊、佇列、雜湊表、樹、堆積、 圖等 0‑8 演算法學習路線 0.3 小結 ‧ 本書的主要受眾是演算法初學者。如果你已有一定基礎，本書能幫助你系統回顧演算法知識，書中源程 式碼也可作為“刷題工具庫”使用。 ‧ 書中內容主要包括複雜度分析、資料結構和演算法三部分，涵蓋了該領域的大部分主題。 ‧ 對於演算法新手，在初學階段閱讀一本入門書至關重要，可以少走許多彎路。 ‧ 書中的動畫圖解通常用於介紹重點和難點知識。閱讀本書時，應給予這些內容更多關注。

小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 第 2 章 复杂度分析 17 2.1 算法效率评估 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2 若你是算法“大神”，我们期待收到你的宝贵建议，或者一起参与创作。 � 前置条件 你需要至少具备任一语言的编程基础，能够阅读和编写简单代码。 0.1.2 内容结构 本书的主要内容如图 0‑1 所示。 ‧ 复杂度分析：数据结构和算法的评价维度与方法。时间复杂度和空间复杂度的推算方法、常见类型、示 例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型和数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的 图 0‑8 算法学习路线 0.3 小结 ‧ 本书的主要受众是算法初学者。如果你已有一定基础，本书能帮助你系统回顾算法知识，书中源代码也 可作为“刷题工具库”使用。 ‧ 书中内容主要包括复杂度分析、数据结构和算法三部分，涵盖了该领域的大部分主题。 ‧ 对于算法新手，在初学阶段阅读一本入门书至关重要，可以少走许多弯路。 ‧ 书中的动画图解通常用于介绍重点和难点知识。阅读本书时，应给予这些内容更多关注。

小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 第 2 章 复杂度分析 17 2.1 算法效率评估 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2 若你是算法“大神”，我们期待收到你的宝贵建议，或者一起参与创作。 前置条件 你需要至少具备任一语言的编程基础，能够阅读和编写简单代码。 0.1.2 内容结构 本书的主要内容如图 0‑1 所示。 ‧ 复杂度分析：数据结构和算法的评价维度与方法。时间复杂度和空间复杂度的推算方法、常见类型、示 例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型和数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的 图 0‑8 算法学习路线 0.3 小结 ‧ 本书的主要受众是算法初学者。如果你已有一定基础，本书能帮助你系统回顾算法知识，书中源代码也 可作为“刷题工具库”使用。 ‧ 书中内容主要包括复杂度分析、数据结构和算法三部分，涵盖了该领域的大部分主题。 ‧ 对于算法新手，在初学阶段阅读一本入门书至关重要，可以少走许多弯路。 ‧ 书中的动画图解通常用于介绍重点和难点知识。阅读本书时，应给予这些内容更多关注。

小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 第 2 章 复杂度分析 17 2.1 算法效率评估 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2 若你是算法“大神”，我们期待收到你的宝贵建议，或者一起参与创作。 前置条件 你需要至少具备任一语言的编程基础，能够阅读和编写简单代码。 0.1.2 内容结构 本书的主要内容如图 0‑1 所示。 ‧ 复杂度分析：数据结构和算法的评价维度与方法。时间复杂度和空间复杂度的推算方法、常见类型、示 例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型和数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的 图 0‑8 算法学习路线 0.3 小结 ‧ 本书的主要受众是算法初学者。如果你已有一定基础，本书能帮助你系统回顾算法知识，书中源代码也 可作为“刷题工具库”使用。 ‧ 书中内容主要包括复杂度分析、数据结构和算法三部分，涵盖了该领域的大部分主题。 ‧ 对于算法新手，在初学阶段阅读一本入门书至关重要，可以少走许多弯路。 ‧ 书中的动画图解通常用于介绍重点和难点知识。阅读本书时，应给予这些内容更多关注。

则试图挑战这一矛盾。通过平衡强大的技术能力与优秀的开发者体验，Rust 为你 提供了控制底层细节（如内存使用）的选项，而无需承受通常与此类控制相关的所有繁琐细 节。 Rust 适合哪些人 Rust 因多种原因适合许多人。让我们看看几个最重要的群体。 开发者团队 Rust 已被证明是一个对于具有不同系统编程知识水平的大型开发团队协作而言，非常高效的 工具。底层代码容易出现各种微妙的错误，在大多数其他语言中，这些错误只能通过广泛的测 团队希望使系统概念能为更多人所易于理解，特别是编程新手。 公司 数百家大小规模的公司在生产环境中使用 Rust 完成各种任务，包括命令行工具、Web 服务、 DevOps 工具、嵌入式设备、音视频分析与转码、加密货币、生物信息学、搜索引擎、物联网 （IOT）程序、机器学习，甚至是 Firefox 浏览器的重要部分。 开源开发者 Rust 适合那些希望构建 Rust 编程语言、社区、开发工具和库的开发者。我们非常欢迎你为 的一个主要优势就是安全而简单的操纵引用。完成 当前程序并不需要了解如此多细节。现在，我们只需知道它像变量一样，默认是不可变的。因 此，需要写成 &mut guess 来使其可变，而不是 &guess。（第四章会更全面地讲解引用。） 使用 Result 类型来处理潜在的错误 我们还没有完全分析完这行代码。虽然我们已经讲到了第三行代码，但要注意：它仍是逻辑行 （虽然换行了但仍是语句）的一部分。后一部分是这个方法（method）：

则试图挑战这一矛盾。通过平衡强大的技术能力与优秀的开发者体验，Rust 为你 提供了控制底层细节（如内存使用）的选项，而无需承受通常与此类控制相关的所有繁琐细 节。 Rust 适合哪些人 Rust 因多种原因适合许多人。让我们看看几个最重要的群体。 开发者团队 Rust 已证明是一个对于具有不同系统编程知识水平的大型开发团队协作而言，非常高效的工 具。底层代码容易出现各种微妙的错误，在大多数其他语言中，这些错误只能通过广泛的测试 团队希望使系统概念能为更多人所易于理解，特别是编程新手。 公司 数百家大小规模的公司在生产环境中使用 Rust 完成各种任务，包括命令行工具、Web 服务、 DevOps 工具、嵌入式设备、音视频分析与转码、加密货币、生物信息学、搜索引擎、物联网 （IOT）程序、机器学习，甚至是 Firefox 浏览器的重要部分。 7/600 Rust 程序设计语言 简体中文版 开源开发者 Rust 适合那些希望构建 。如果没有看到这些输出，回到 安装部分的 “故障排除” 小节查找有帮助的方法。 如果 Hello, world! 出现了，恭喜你！你已经正式编写了一个 Rust 程序。现在你成为一名 Rust 程序员，欢迎！ 分析这个 Rust 程序 现在，让我们回过头来仔细看看这个 “Hello, world!” 程序。这是第一块拼图： fn main() { } 这几行定义了一个名叫 main 的函数。main

檢 出 (checkout) AOSP (Android 開 放 原 始 碼 專 案)。請 檢 查課 程 存 放 區上 相 同 的 機 器，並將 src/android/ 目錄移至檢出的 AOSP 根目錄下。這可確保 Android 建構系統能夠在 src/android/ 中看到 Android.bp 的檔案。 請確保 adb sync 可與模擬器或實際裝置搭配使用，並運用 src/android/build_all cargo init concurrency cd concurrency cargo add tokio --features full cargo run 形式 本課程極具互動性，因此建議您根據各項疑問，帶領學員瞭解 Rust！ 1.2 鍵盤快速鍵 以下為 mdBook 中實用的鍵盤快速鍵： • Arrow-Left : Navigate to the previous page. 「現代化的語言特徵」- 具表現力且符合人因工程學的高階語言 – 列舉和模式配對。 – 泛型。 – 沒有 FFI 負擔。 – 零成本的抽象化機制。 – 更好的編譯錯誤描述。 – 內建依附元件管理工具。 – 內建測試支援。 – 卓越的語言伺服器通訊協定支援。 這裡不要花太多時間。這幾點稍後全都會深入介紹。 請務必詢問全班同學，瞭解他們具備哪些語言的使用經驗。根據學生答覆，您可以強調不同的 Rust

檢 出 (checkout) AOSP (Android 開 放 原 始 碼 專 案)。請 檢 查課 程 存 放 區上 相 同 的 機 器，並將 src/android/ 目錄移至檢出的 AOSP 根目錄下。這可確保 Android 建構系統能夠在 src/android/ 中看到 Android.bp 的檔案。 請確保 adb sync 可與模擬器或實際裝置搭配使用，並運用 src/android/build_all cargo init concurrency cd concurrency cargo add tokio --features full cargo run 形式 本課程極具互動性，因此建議您根據各項疑問，帶領學員瞭解 Rust！ 1.2 鍵盤快速鍵 以下為 mdBook 中實用的鍵盤快速鍵： • Arrow-Left: Navigate to the previous page. • 「現代化的語言特徵」- 具表現力且符合人因工程學的高階語言 – 列舉和模式配對。 – 泛型。 – 沒有 FFI 負擔。 – 零成本的抽象化機制。 – 更好的編譯錯誤描述。 – 內建依附元件管理工具。 – 內建測試支援。 – 卓越的語言伺服器通訊協定支援。 這裡不要花太多時間。這幾點稍後全都會深入介紹。 請務必詢問全班同學，瞭解他們具備哪些語言的使用經驗。根據學生答覆，您可以強調不同的 Rust