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FreeWavm：Goplus 针对 WebAssembly 虚拟机漏洞挖掘的最新研究成果，已获 ISSTA 2025 全文正式录用

2025.03.31 - 252 天前
WebAssembly 运行时是执行 WebAssembly 代码的基础架构，被广泛用作 Web 浏览器和区块链系统的执行引擎。

近期，Goplus针对WebAssembly虚拟机漏洞挖掘的最新研究成果获ISSTA2025全文正式录用！

ISSTA作为软件工程领域的四大顶级会议之一，同时也是中国计算机学会（CCF）认定的软件工程领域的A类国际学术会议，专注于收录全球科研机构和科技企业在软件工程、软件测试领域的最新前沿进展。

1. 问题定义

WebAssembly 运行时是执行 WebAssembly 代码的基础架构，被广泛用作 Web 浏览器和区块链系统的执行引擎。例如，以太坊 2.0 和 Polkadot 已采用 WebAssembly 运行时作为智能合约的执行环境，以提高其效率和安全性。尽管 WebAssembly 运行时越来越流行，但它们也带来了新的攻击面。WebAssembly 运行时中的缺陷和瑕疵可能会导致意外行为、错误结果甚至严重的安全后果，尤其是对于依赖于编译成 WebAssembly 字节码的智能合约的区块链平台而言。

2.区块链智能合约虚拟机模糊测试框架

面向WebAssembly虚拟机漏洞挖掘，本文设计了一个基于解析树突变和快照引导的WebAssembly虚拟机模糊测试框架FreeWavm。

FreeWavm 由四个关键组件组成。

（1）为了捕获 WebAssembly 代码的结构化特征，制定了一个 WebAssembly 模块解析器，将 WebAssembly 字节码转换为解析树结构。

（2）然后，设计了一个结构感知的变异模块，为 WebAssembly 运行时生成有意义的测试输入。这涉及采用定制的节点优先级策略从解析树中过滤出有趣的节点，然后对这些节点执行特定的变异。

（3）为了确保变异测试输入的完整性，提出了一种自动修复机制来纠正变异的解析树。这保证了模块解析器可以成功解析新生成的测试输入，从而确保连续变异的有效性。

（4）构建了一个快照池来维护未完成的解析树结构，这些解析树结构要么触发崩溃，要么覆盖目标运行时中的新执行路径，从而允许先前的知识用于后续的变异，从而增加发现 WebAssembly 运行时中深层漏洞的概率。

FreeWavm的总体架构

对多个WebAssembly 虚拟机进行了广泛的实验。FreeWavm 已成功发现 69 个新的漏洞，其中 24 个被分配了 CVE。相比之下，FreeWavm 在实现的代码覆盖率和 24 小时运行期间触发的漏洞数量方面均优于其他同类产品。

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