ConFluxFuzz: Control-Flow Restructuring and Freshness-Decayed Scheduling for Processor Fuzzing

doi:10.1109/tcad.2026.3729908

ConFluxFuzz: Control-Flow Restructuring and Freshness-Decayed Scheduling for Processor Fuzzing

2026-09-01

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DOI：10.1109/tcad.2026.3729908

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现代处理器日益复杂的控制逻辑，使得高效且可扩展的状态空间探索成为预硅处理器验证中的一项长期挑战。尽管近年来基于覆盖引导的处理器模糊测试技术显示出前景，但它们仍受限于阻碍验证效率的根本性缺陷，包括由不可控控制流引发的执行不完整性、在受限仿真预算下次优的测试程序调度，以及差异测试期间过多的冗余不匹配。为应对这些挑战，我们提出ConFluxFuzz，一种基于覆盖引导的处理器模糊测试框架，通过增强执行完整性、加速覆盖收敛和减少不匹配分析开销来提高验证效率。ConFluxFuzz在输入程序构造过程中重构控制流结构以增强实际执行覆盖率，并采用一种新颖性衰减优先级调度策略，根据测试程序随时间的持续覆盖有效性进行优先级排序。此外，它还整合了基于根本原因的不匹配过滤机制，以抑制冗余不匹配并降低手动分析开销。我们在四款RISC-V处理器上评估了ConFluxFuzz，并分析了其在六种覆盖指标上的有效性。实验结果表明，与当前最先进的基于覆盖引导的处理器模糊测试工具相比，ConFluxFuzz实现了更高的覆盖率、更快的覆盖收敛以及更优的缺陷检测效率。值得注意的是，在控制寄存器覆盖率方面，ConFluxFuzz相比DifuzzRTL快13.7倍，相比ProcessorFuzz快11.0倍，相比riscv-torture快5.0倍（按几何平均值衡量），并在开源RISC-V处理器中发现了六处此前未知的缺陷。

Keyword:

Hardware Security

Processor Verification

Coverage-Guided Fuzzing

Register-Transfer Level (RTL)

ConFluxFuzz: Control-Flow Restructuring and Freshness-Decayed Scheduling for Processor Fuzzing

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