55AA-016

网络协议分析和验证

层级
研究生
状态
建设中

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教学大纲

课程概览

网络协议分析和验证课程把协议工程、形式化建模和安全分析结合起来。课程覆盖状态机、协议逆向、模糊测试、模型检查、符号协议分析和实现一致性测试。

这是网络、应用密码学和程序分析之后的研究生专题课。

先修要求

  • 计算机网络和应用密码学基础。
  • 理解状态机、逻辑和基本程序分析。
  • 能够编写测试 harness 或协议脚本。

学习目标

  • 从规范和流量中抽取协议状态机。
  • 编写协议解析、模糊测试和一致性测试工具。
  • 用模型检查或符号工具验证关键性质。
  • 识别认证、重放、降级和状态混淆问题。
  • 把验证结果转化为工程修复建议。

教学组织

  • 每周 2 次课堂:一次讲授核心概念,一次用于实验、论文讨论或项目评审。
  • 课程按 16 周推进,每周都有可检查的作业、实验或项目里程碑。
  • 强调可复现材料:代码、配置、数据、实验日志和报告需要能被助教或同学复查。

周计划

第 2 周

协议规范、状态机和威胁模型实验与评审

为一个协议绘制状态机和安全目标。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 4 周

抓包、解析和协议逆向实验与评审

实现协议解析器并标注字段语义。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 6 周

协议模糊测试实验与评审

构建 stateful fuzzing harness。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 8 周

模型检查基础实验与评审

用模型描述握手或重传行为。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 10 周

认证协议和符号分析实验与评审

验证认证、保密或新鲜性性质。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 12 周

实现一致性和差分测试实验与评审

比较两个实现的边界行为。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 14 周

降级、重放和状态混淆实验与评审

复现或设计一个协议状态漏洞。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

第 16 周

协议验证报告实验与评审

提交模型、测试工具和修复建议。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。

考核方式

个人作业

概念题、阅读题、设计题和小型编程或实验任务。

25%
实验与项目

协议模型、测试工具、验证结果和修复建议。

40%
课堂参与与评审

参与讨论、演示、代码或论文评审,以及同伴反馈。

10%
期末报告与答辩

提交可复现材料、技术报告和演示,说明方法、结果、限制与后续工作。

25%

课程项目

项目选择一个真实或教学协议,完成状态机建模、测试工具、性质验证和安全评估。

课程政策

  • 允许使用 AI 工具,但所有生成代码、实验记录和设计建议必须经过学生本人审查,并在报告中说明使用方式。
  • 严禁提交不能解释的代码、证明、配置或实验结果;答辩时每名成员都需要解释自己负责部分的设计、测试和取舍。
  • 迟交会影响迭代评分,但课程更看重可复现、可审计和可维护的结果,而不是临时堆砌。

参考课程