[论文笔记] Analysis of JavaScript Programs: Challenges and Research Trends
JavaScript 的特点
JavaScript 的语言特点
“动态”特性，使得静态分析不好进行（难以找到合适的抽象）
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动态类型的（dynamically typed）并且支持广泛的隐式类型转换的使用
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基于原型的面向对象（Prototype-based OOP），可以动态增减实例上的属性
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动态生成代码，动态作用域，属性名的动态计算等动态特性
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“函数式”特性
JavaScript 的运行环境特点
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HTML + CSS + JS，DOM 和 JS 进行交互，DOM API 是动态、异步和复杂的
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大多数的 Web 应用包含第三方代码或者动态加载的 JS 脚本
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Node.js 提供了使用 JS 开发服务端代码的可能
类型错误与安全缺陷
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JS 在语法中定义了
TypeError和ReferenceError -
四种安全缺陷：cross-site scripting, open redirect, information leakage, code injection
JavaScript 分析的研究趋势
静态分析
静态分析是服务端 JavaScript 代码的主要研究主题。JavaScript 的动态特性和 Web 应用的运行环境造成了如下挑战：
动态语言特性：
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动态类型：静态分析不好预测
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动态生成的代码：不可能精确的分析代码
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动态对象：Object 上属性值的任意增减
Web 运行环境：
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DOM 和 Events：需要通过静态分析来处理大量DOM API，并探索用户驱动的事件流的庞大搜索空间
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外部库：使用大规模的库，这些库包含复杂的代码模式
五个 JS 静态分析的研究趋势：
- 扩展研究范围：从 JS 的一个子集开始，研究者们正在扩展研究范围使得研究包含更多的 JS 特性：
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JavaScript 子集：\(\text{JavaScript}_{safe} \rightarrow \text{JavaScript}_\text{GK}\) 从一个安全的语言子集出发，添加某些动态特性
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动态加载的代码：分阶段的信息流分析/指针分析 Staged Analysis
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动态特性：静态地追踪被传递给
eval()的字符串常量，然后按字符串常量的类型重写eval；运行时动态收集字符串实参，对于常见模式消除eval；重写 with 代码块 -
DOM 和 Events：把 DOM 对象做抽象，考虑所有的 event calls 的组合（sound but not precise enough）；把动态阶段得到的具体 DOM 值喂给静态分析器使用；为每个 DOM 节点生成单一的抽象对象，并更准确地刻画 DOM 树结构
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分析 libraries：在程序运行时收集“确定性事实”，并用这些事实对程序进行特化；采用纯静态方式挖掘确定性事实；在运行时收集库函数返回的对象及其属性访问信息
- 提升分析精度：
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动态特性：许多混合方法使用动态信息帮助静态分析：运行时分析，收集动态信息特化程序后做静态分析，特化路径；
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动态对象：不精确指针分析；把“最新分配的对象”与“旧对象”区分开来；相关性追踪；状态敏感指针分析；Heap with Open Objects 抽象
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循环：循环也是导致 JavaScript 精度下降的主要结构之一，静态确定性分析；循环敏感分析
- 提升分析可扩展性：随着软件规模的上升，分析算法的开销增长太快，难以接受
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移除不必要的计算：懒惰传播，稀疏数据流分析
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使用 unsound 的调用图：IDE 中的静态分析更喜欢 scalability 而非 soundness；field-based，only function-objects，ignore dynamic property accesses；JSBAF
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提升分析性能：并行化；更大的 k-CFA 和更精细的上下文敏感技术
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提升分析框架可用性：TAJS, WALA, SAFE, JSAI
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扩展分析的下游应用：
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类型错误检查：从早期纯 JS 程序到真实 Web 应用，tscheck, Aurebesh
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安全漏洞检查：四类 JS 安全漏洞：跨站脚本、开放重定向、信息泄露、代码注入；核心方法是信息流分析
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程序理解：指 IDE “理解” 程序，重构 Refactoring，代码变更影响分析，内存泄漏
动态分析
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测试技术：重点关注 DOM 操作，动态抽取 DOM 不变式，关注 DOM 状态，自动生成 DOM test fixtures；借鉴和扩展 contrasts
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爬取和动态符号执行：通过触发 Web 应用的各种事件来收集 DOM 状态；用符号约束+求解来系统地探索未覆盖路径，同时结合随机/污点技术提升事件序列构造效率
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程序理解和错误检查：轨迹提取、事件可视化和内存剖析，AutoFLox/Vejovis，IDE 支持
其他研究趋势
形式化和推理
类型安全和 JIT 优化
Web 应用安全性
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