一種基于靜態(tài)檢測的模糊測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種軟件安全性分析測試方法，具體涉及一種基于靜態(tài)檢測的模糊測試方法，結(jié)合靜態(tài)檢測和模糊測試兩方面的優(yōu)勢分析軟件的安全性。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，軟件大量的出現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域、商業(yè)領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域以及人民的日常生活中，軟件的安全性成為影響國計民生的大問題，軟件漏洞對各種社會活動的正常運轉(zhuǎn)造成極大的安全隱患，為攻擊者惡意入侵大開方便之門，成為木馬、病毒等惡意代碼肆意傳播的入口和途徑。隨著攻擊手段的發(fā)展，軟件的安全性問題日益突出。為及早發(fā)現(xiàn)軟件存在的安全性問題，應(yīng)進行軟件安全性測試。
[0003]軟件的安全性測試可以分為針對源代碼的靜態(tài)分析和針對執(zhí)行進程的動態(tài)測試。靜態(tài)分析直接分析程序的源代碼，通過詞法分析、語法分析和靜態(tài)語義分析，檢測程序中潛在的漏洞。動態(tài)測試一般是通過在調(diào)試器中加載目標(biāo)程序并觀察程序在運行過程中的狀態(tài)(如寄存器內(nèi)容、內(nèi)存使用狀況等)以發(fā)現(xiàn)潛在的漏洞。模糊測試是動態(tài)測試的一種，是一種基于缺陷注入的自動軟件測試技術(shù)，其通過模糊測試工具向目標(biāo)程序提供某種形式的輸入并觀察其響應(yīng)來發(fā)現(xiàn)問題，這種輸入可以是完全隨機的或精心構(gòu)造的。靜態(tài)分析技術(shù)和模糊測試技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成多種相關(guān)產(chǎn)品，可以有效的對軟件的安全性進行測試，但是依然存在以下問題:
[0004]單純的基于源代碼的靜態(tài)檢測結(jié)果具有誤報率高的缺點，且只能檢測已知漏洞模型的漏洞，檢測完成后，需要有經(jīng)驗的人員花費大量時間對檢測結(jié)果進行分析。
[0005]模糊測試需采用隨機或者人為的方式構(gòu)造測試用例(用以進行測試的特定一系列操作行為和輸入值)，當(dāng)異常發(fā)生后，需要測試人員對造成異常的數(shù)據(jù)包進行分析，發(fā)現(xiàn)軟件漏洞，模糊測試存在測試時間過長，測試針對性不強，測試效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對上述安全性測試存在的問題，提出了一種基于靜態(tài)檢測的模糊測試方法，結(jié)合靜態(tài)檢測和模糊測試兩方面的優(yōu)勢，對軟件的安全性進行分析。
[0007]基于靜態(tài)檢測的模糊測試主要結(jié)合源代碼靜態(tài)分析和可執(zhí)行代碼模糊測試，首先通過源代碼靜態(tài)分析相關(guān)軟件對目標(biāo)軟件進行靜態(tài)分析，模糊測試獲得靜態(tài)分析結(jié)果，然后對靜態(tài)分析認(rèn)為存在問題的代碼段進行插粧標(biāo)記，最后基于插粧標(biāo)記對測試用例進行變異，使測試用例能夠覆蓋存在問題的全部代碼段，加速模糊測試用例的收斂，從而有效地驗證了靜態(tài)分析的結(jié)果，提高模糊測試效率，測試框架如圖1所示。
[0008]基于以上測試框架，基于靜態(tài)檢測的模糊測試方法主要包括源代碼分析和模糊測試。
[0009](I)源代碼分析
[0010]源代碼分析主要通過現(xiàn)有的源代碼檢測工具完成。首先需要對目標(biāo)軟件的源代碼進行建模，建模過程根據(jù)源代碼是否編譯執(zhí)行分成兩種情況考慮，對于需要編譯執(zhí)行的應(yīng)調(diào)用對應(yīng)的編譯工具進行建模，不需要進行編譯的則直接進行。隨后，加載不同的安全規(guī)則分析模型對源代碼進行分析，生成包含漏洞類型、漏洞位置、漏洞具體跟蹤信息等的源代碼分析結(jié)果。
[0011](2)模糊測試
[0012]首先建立源代碼和可執(zhí)行代碼的對應(yīng)關(guān)系表，源代碼分析可能產(chǎn)生漏洞的代碼段進行插粧，隨后運行目標(biāo)軟件的可執(zhí)行映像，加載模糊測試的初始測試用例，根據(jù)測試用例與源代碼分析漏洞結(jié)果的相關(guān)程度使用遺傳算法篩選測試用例，當(dāng)測試用例能夠覆蓋全部有問題的代碼段后篩選過程結(jié)束。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0014]傳統(tǒng)的靜態(tài)檢測存在誤報率高的缺陷，而模糊測試技術(shù)由于采用隨機用例進行測試，測試效率比較低。本發(fā)明結(jié)合靜態(tài)檢測和模糊測試優(yōu)勢，通過模糊測試對靜態(tài)檢測進行驗證，排除靜態(tài)檢測的誤報情況。另一方面，利用靜態(tài)檢測的結(jié)果對模糊測試進行指導(dǎo)，令模糊測試所使用的隨機測試用例更有針對性，提高了模糊測試的效率。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所述方法的組成架構(gòu)圖；
[0016]圖2為本發(fā)明所述方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
[0018]一種基于靜態(tài)檢測的模糊測試方法，流程圖2所示，包括以下步驟:
[0019]步驟I，源代碼分析。
[0020]步驟1.1，對目標(biāo)軟件的源代碼進行建模。
[0021]對于非腳本類軟件系統(tǒng)，首先利用相應(yīng)的編譯器，將源代碼轉(zhuǎn)換為抽象語法樹，然后在抽象語法樹的基礎(chǔ)上對軟件進行建模；對于腳本類軟件系統(tǒng)，如:PHP軟件等，直接進行軟件建模。
[0022]步驟1.2，對源代碼進行靜態(tài)安全分析。
[0023]根據(jù)軟件代碼安全規(guī)則集，采用數(shù)據(jù)流分析引擎、語義分析引擎、程序結(jié)構(gòu)分析引擎、控制流分析引擎和配置分析引擎，從多個方面對步驟1.1建立的軟件源代碼模型進行安全分析，并生成分析結(jié)果。
[0024]步驟2，模糊測試。
[0025]步驟2.1，根據(jù)源代碼掃描結(jié)果的漏洞跟蹤信息，在漏洞觸發(fā)的調(diào)用路徑上進行插粧標(biāo)記。
[0026]步驟2.2，對插粧后的代碼進行編譯鏈接生成可執(zhí)行映像，根據(jù)插粧標(biāo)記記錄對應(yīng)漏洞的可執(zhí)行代碼路徑；在隨后的模糊測試過程中，程序跟蹤器根據(jù)上述插粧信息判斷測試用例在執(zhí)行過程是否覆蓋漏洞路徑。
[0027]步驟2.3，測試程序根據(jù)靜態(tài)分析結(jié)果的漏洞類型信息加載初始測試用例，并記錄每個測試用例覆蓋的漏洞路徑。由于每個漏洞對應(yīng)的漏洞路徑包含主函數(shù)，所以測試用例必然至少覆蓋部分漏洞路徑。
[0028]步驟2.4，根據(jù)覆蓋的漏洞、覆蓋的漏洞路徑長度進行測試用例的淘汰:要求每個漏洞最多被k個測試用例所覆蓋；如果某個漏洞可被k+Ι個測試用例覆蓋，則刪除該漏洞覆蓋長度最短的測試用例。k為測試時設(shè)置的整數(shù)參量，k值越大分析時間越長，消耗資源越多，漏洞分析結(jié)果越顯著。
[0029]步驟2.5，對測試用例進行隨機變異，即對測試用例中一個或者多個數(shù)據(jù)段的長度和內(nèi)容進行隨機變化。如:在指定的測試用例中任選m個字節(jié)，將上述每個字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為全I(xiàn)。
[0030]步驟2.6，加載轉(zhuǎn)換的測試用例并記錄測試用例覆蓋的漏洞路徑，并跳轉(zhuǎn)到步驟
2.4繼續(xù)執(zhí)行，直到每個漏洞都可被k個測試用例完全覆蓋。
[0031]步驟1.1所述的編譯器包括GCC編譯器、.NET編譯器和JAVA編譯器等。
[0032]步驟1.2所述的生成分析結(jié)果包括漏洞類型、漏洞位置、漏洞具體跟蹤信息等。
[0033]步驟2.1所述的插粧的位置包括主函數(shù)、分支語句、函數(shù)調(diào)用和觸發(fā)漏洞的語句。
[0034]步驟2.3所述的靜態(tài)分析結(jié)果的漏洞類型信息包括緩沖區(qū)溢出、資源泄露、命令注入等。
【主權(quán)項】
1.一種基于靜態(tài)檢測的模糊測試方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟I，源代碼分析； 步驟1.1，對目標(biāo)軟件的源代碼進行建模； 對于非腳本類軟件系統(tǒng)，首先利用相應(yīng)的編譯器，將源代碼轉(zhuǎn)換為抽象語法樹，然后在抽象語法樹的基礎(chǔ)上對軟件進行建模；對于腳本類軟件系統(tǒng)，直接進行軟件建模； 步驟1.2，對源代碼進行靜態(tài)安全分析； 根據(jù)軟件代碼安全規(guī)則集，采用數(shù)據(jù)流分析引擎、語義分析引擎、程序結(jié)構(gòu)分析引擎、控制流分析引擎和配置分析引擎，從多個方面對步驟1.1建立的軟件源代碼模型進行安全分析，并生成分析結(jié)果； 步驟2，模糊測試； 步驟2.1，根據(jù)源代碼掃描結(jié)果的漏洞跟蹤信息，在漏洞觸發(fā)的調(diào)用路徑上進行插粧標(biāo)記； 步驟2.2，對插粧后的代碼進行編譯鏈接生成可執(zhí)行映像，根據(jù)插粧標(biāo)記記錄對應(yīng)漏洞的可執(zhí)行代碼路徑；在隨后的模糊測試過程中，程序跟蹤器根據(jù)上述插粧信息判斷測試用例在執(zhí)行過程是否覆蓋漏洞路徑； 步驟2.3，測試程序根據(jù)靜態(tài)分析結(jié)果的漏洞類型信息加載初始測試用例，并記錄每個測試用例覆蓋的漏洞路徑； 步驟2.4，根據(jù)覆蓋的漏洞、覆蓋的漏洞路徑長度進行測試用例的淘汰:每個漏洞最多被k個測試用例所覆蓋；如果某個漏洞可被k+Ι個測試用例覆蓋，則刪除該漏洞覆蓋長度最短的測試用例；k為測試時設(shè)置的整數(shù)參量，k值越大分析時間越長，消耗資源越多，漏洞分析結(jié)果越顯著； 步驟2.5，對測試用例進行隨機變異，即對測試用例中一個或者多個數(shù)據(jù)段的長度和內(nèi)容進行隨機變化； 步驟2.6，加載轉(zhuǎn)換的測試用例并記錄測試用例覆蓋的漏洞路徑，并跳轉(zhuǎn)到步驟2.4繼續(xù)執(zhí)行，直到每個漏洞都可被k個測試用例完全覆蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靜態(tài)檢測的模糊測試方法，其特征在于，步驟1.1所述的編譯器包括GCC編譯器、.NET編譯器和JAVA編譯器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靜態(tài)檢測的模糊測試方法，其特征在于，步驟1.2所述的生成分析結(jié)果包括漏洞類型、漏洞位置和漏洞具體跟蹤信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靜態(tài)檢測的模糊測試方法，其特征在于，步驟2.1所述的插粧的位置包括主函數(shù)、分支語句、函數(shù)調(diào)用和觸發(fā)漏洞的語句。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靜態(tài)檢測的模糊測試方法，其特征在于，步驟2.3所述的靜態(tài)分析結(jié)果的漏洞類型信息包括緩沖區(qū)溢出、資源泄露和命令注入。
【專利摘要】本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于靜態(tài)檢測的模糊測試方法。所述方法包括源代碼靜態(tài)分析和可執(zhí)行代碼模糊測試。首先通過源代碼靜態(tài)分析相關(guān)軟件對目標(biāo)軟件進行靜態(tài)分析，模糊測試獲得靜態(tài)分析結(jié)果，然后對靜態(tài)分析認(rèn)為存在問題的代碼段進行插樁標(biāo)記，最后基于插樁標(biāo)記對測試用例進行變異，使測試用例能夠覆蓋存在問題的全部代碼段。本發(fā)明結(jié)合靜態(tài)檢測和模糊測試優(yōu)勢，通過模糊測試對靜態(tài)檢測進行驗證，排除靜態(tài)檢測的誤報情況。另一方面，利用靜態(tài)檢測的結(jié)果對模糊測試進行指導(dǎo)，令模糊測試所使用的隨機測試用例更有針對性，提高了模糊測試的效率?？朔瞬捎秒S機用例進行測試的傳統(tǒng)方法中存在的誤報率高、檢測效率低等缺點。
【IPC分類】G06F21-57
【公開號】CN104573524
【申請?zhí)枴緾N201410799828
【發(fā)明人】常承偉, 吳明杰, 王澤玉, 溫泉, 施學(xué)成, 王斌, 陳志浩
【申請人】中國航天科工集團第二研究院七〇六所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月19日