CPG与AST、CDG、CFG、DDG、PDG

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已于 2025-05-27 13:15:55 修改

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于 2025-05-27 13:09:33 首次发布

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1. 核心定义对比

在这里插入图片描述

2. 代码属性图（CPG）的核心思想

CPG 是一种多维图结构，它将不同维度的代码分析结果（AST、CFG、CDG、DDG、PDG 等）融合到一个统一的图中。

* 核心组件：
节点：表示代码元素（如变量、函数、语句、控制块等）。
边：表示不同类型的关系（语法结构、控制流、数据依赖等）。
* 整合方式：
以 AST 为基础骨架，通过属性扩展添加控制流、数据依赖等边（例如：CFG_EDGE, DATA_DEP_EDGE）。
将 PDG（控制+数据依赖）作为 CPG 的子图。

3. 代码属性图与其他图的关系

图类型与 CPG 的关系
AST 基础结构：CPG 的节点和语法关系直接继承自 AST。
CFG 嵌入为边：CFG 的控制流边作为 CFG_EDGE 添加到 CPG 中。
CDG 部分映射：CDG 的控制依赖关系通过 CONTROL_DEP_EDGE 在 CPG 中体现。
DDG 部分映射：DDG 的数据依赖关系通过 DATA_DEP_EDGE 在 CPG 中体现。
PDG 子图：PDG 是 CPG 的子图，包含所有控制依赖和数据依赖边。

4. 代码属性图的优势

统一查询：可在单一图中同时分析语法、控制流、数据依赖等多维度关系。

示例：查询存在数据依赖且被某个 if 条件控制的语句

query = "MATCH (cond:IfStatement)-[:CONTROL_DEP_EDGE]->(stmt:Statement)-[:DATA_DEP_EDGE]->(var:Variable)"

* 高效检测漏洞：结合跨维度特征（如跨函数数据流 + 控制条件约束）。

* 扩展性强：可动态添加新属性（如指针别名分析、类型约束等）。

5. 实际应用示例

假设分析以下代码片段：

void foo(int x) {
    if (x > 0) {  // AST 节点: IfStatement
        int y = x * 2;  // AST 节点: Assignment
    }
}

在 CPG 中的整合表示：

* AST 关系：IfStatement → Assignment（父子节点）。
* CFG 边：IfStatement 到 Assignment 的真分支边（CFG_EDGE）。

CDG 边：IfStatement 控制 Assignment 的执行（CONTROL_DEP_EDGE）。
DDG 边：Assignment 的变量 y 依赖于 x（DATA_DEP_EDGE）。

6. 总结

CPG 是超级图：将 AST、CFG、CDG、DDG、PDG 统一整合，形成多属性、多关系的网络。
典型工具：Joern、CodeQL 等静态分析工具的核心模型。
适用场景：漏洞检测（如 SQL 注入、缓冲区溢出）、代码优化、逆向工程。
通过 CPG，开发者可以避免在多图之间切换，直接在一个模型中完成复杂分析。