一種基于靜態(tài)檢測(cè)的模糊測(cè)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(cè)試方法，具體涉及一種基于靜態(tài)檢測(cè)的模糊測(cè)試方法，結(jié)合靜態(tài)檢測(cè)和模糊測(cè)試兩方面的優(yōu)勢(shì)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(jì)民生的大問題，軟件漏洞對(duì)各種社會(huì)活動(dòng)的正常運(yùn)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(jìn)行軟件安全性測(cè)試。
[0003]軟件的安全性測(cè)試可以分為針對(duì)源代碼的靜態(tài)分析和針對(duì)執(zhí)行進(jìn)程的動(dòng)態(tài)測(cè)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(cè)程序中潛在的漏洞。動(dòng)態(tài)測(cè)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(yùn)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(cè)試是動(dòng)態(tài)測(cè)試的一種，是一種基于缺陷注入的自動(dòng)軟件測(cè)試技術(shù)，其通過模糊測(cè)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(jī)的或精心構(gòu)造的。靜態(tài)分析技術(shù)和模糊測(cè)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(duì)軟件的安全性進(jìn)行測(cè)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(cè)結(jié)果具有誤報(bào)率高的缺點(diǎn)，且只能檢測(cè)已知漏洞模型的漏洞，檢測(cè)完成后，需要有經(jīng)驗(yàn)的人員花費(fèi)大量時(shí)間對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。
[0005]模糊測(cè)試需采用隨機(jī)或者人為的方式構(gòu)造測(cè)試用例(用以進(jìn)行測(cè)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(cè)試人員對(duì)造成異常的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)軟件漏洞，模糊測(cè)試存在測(cè)試時(shí)間過長，測(cè)試針對(duì)性不強(qiáng)，測(cè)試效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)上述安全性測(cè)試存在的問題，提出了一種基于靜態(tài)檢測(cè)的模糊測(cè)試方法，結(jié)合靜態(tài)檢測(cè)和模糊測(cè)試兩方面的優(yōu)勢(shì)，對(duì)軟件的安全性進(jìn)行分析。
[0007]基于靜態(tài)檢測(cè)的模糊測(cè)試主要結(jié)合源代碼靜態(tài)分析和可執(zhí)行代碼模糊測(cè)試，首先通過源代碼靜態(tài)分析相關(guān)軟件對(duì)目標(biāo)軟件進(jìn)行靜態(tài)分析，模糊測(cè)試獲得靜態(tài)分析結(jié)果，然后對(duì)靜態(tài)分析認(rèn)為存在問題的代碼段進(jìn)行插粧標(biāo)記，最后基于插粧標(biāo)記對(duì)測(cè)試用例進(jìn)行變異，使測(cè)試用例能夠覆蓋存在問題的全部代碼段，加速模糊測(cè)試用例的收斂，從而有效地驗(yàn)證了靜態(tài)分析的結(jié)果，提高模糊測(cè)試效率，測(cè)試框架如圖1所示。
[0008]基于以上測(cè)試框架，基于靜態(tài)檢測(cè)的模糊測(cè)試方法主要包括源代碼分析和模糊測(cè)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(cè)工具完成。首先需要對(duì)目標(biāo)軟件的源代碼進(jìn)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(duì)于需要編譯執(zhí)行的應(yīng)調(diào)用對(duì)應(yīng)的編譯工具進(jìn)行建模，不需要進(jìn)行編譯的則直接進(jìn)行。隨后，加載不同的安全規(guī)則分析模型對(duì)源代碼進(jìn)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(cè)試
[0012]首先建立源代碼和可執(zhí)行代碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，源代碼分析可能產(chǎn)生漏洞的代碼段進(jìn)行插粧，隨后運(yùn)行目標(biāo)軟件的可執(zhí)行映像，加載模糊測(cè)試的初始測(cè)試用例，根據(jù)測(cè)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(cè)試用例，當(dāng)測(cè)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(diǎn):
[0014]傳統(tǒng)的靜態(tài)檢測(cè)存在誤報(bào)率高的缺陷，而模糊測(cè)試技術(shù)由于采用隨機(jī)用例進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試效率比較低。本發(fā)明結(jié)合靜態(tài)檢測(cè)和模糊測(cè)試優(yōu)勢(shì)，通過模糊測(cè)試對(duì)靜態(tài)檢測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證，排除靜態(tài)檢測(cè)的誤報(bào)情況。另一方面，利用靜態(tài)檢測(cè)的結(jié)果對(duì)模糊測(cè)試進(jìn)行指導(dǎo)，令模糊測(cè)試所使用的隨機(jī)測(cè)試用例更有針對(duì)性，提高了模糊測(cè)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(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0018]一種基于靜態(tài)檢測(cè)的模糊測(cè)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(duì)目標(biāo)軟件的源代碼進(jìn)行建模。
[0021]對(duì)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(duì)軟件進(jìn)行建模；對(duì)于腳本類軟件系統(tǒng)，如:PHP軟件等，直接進(jìn)行軟件建模。
[0022]步驟1.2，對(duì)源代碼進(jìn)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(gè)方面對(duì)步驟1.1建立的軟件源代碼模型進(jìn)行安全分析，并生成分析結(jié)果。
[0024]步驟2，模糊測(cè)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(jìn)行插粧標(biāo)記。
[0026]步驟2.2，對(duì)插粧后的代碼進(jìn)行編譯鏈接生成可執(zhí)行映像，根據(jù)插粧標(biāo)記記錄對(duì)應(yīng)漏洞的可執(zhí)行代碼路徑；在隨后的模糊測(cè)試過程中，程序跟蹤器根據(jù)上述插粧信息判斷測(cè)試用例在執(zhí)行過程是否覆蓋漏洞路徑。
[0027]步驟2.3，測(cè)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(cè)試用例，并記錄每個(gè)測(cè)試用例覆蓋的漏洞路徑。由于每個(gè)漏洞對(duì)應(yīng)的漏洞路徑包含主函數(shù)，所以測(cè)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(jìn)行測(cè)試用例的淘汰:要求每個(gè)漏洞最多被k個(gè)測(cè)試用例所覆蓋；如果某個(gè)漏洞可被k+Ι個(gè)測(cè)試用例覆蓋，則刪除該漏洞覆蓋長度最短的測(cè)試用例。k為測(cè)試時(shí)設(shè)置的整數(shù)參量，k值越大分析時(shí)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(duì)測(cè)試用例進(jìn)行隨機(jī)變異，即對(duì)測(cè)試用例中一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)段的長度和內(nèi)容進(jìn)行隨機(jī)變化。如:在指定的測(cè)試用例中任選m個(gè)字節(jié)，將上述每個(gè)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(cè)試用例并記錄測(cè)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(gè)漏洞都可被k個(gè)測(cè)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(xiàng)】
1.一種基于靜態(tài)檢測(cè)的模糊測(cè)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(duì)目標(biāo)軟件的源代碼進(jìn)行建模； 對(duì)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(duì)軟件進(jìn)行建模；對(duì)于腳本類軟件系統(tǒng)，直接進(jìn)行軟件建模； 步驟1.2，對(duì)源代碼進(jìn)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(gè)方面對(duì)步驟1.1建立的軟件源代碼模型進(jìn)行安全分析，并生成分析結(jié)果； 步驟2，模糊測(cè)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(jìn)行插粧標(biāo)記； 步驟2.2，對(duì)插粧后的代碼進(jìn)行編譯鏈接生成可執(zhí)行映像，根據(jù)插粧標(biāo)記記錄對(duì)應(yīng)漏洞的可執(zhí)行代碼路徑；在隨后的模糊測(cè)試過程中，程序跟蹤器根據(jù)上述插粧信息判斷測(cè)試用例在執(zhí)行過程是否覆蓋漏洞路徑； 步驟2.3，測(cè)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(cè)試用例，并記錄每個(gè)測(cè)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(jìn)行測(cè)試用例的淘汰:每個(gè)漏洞最多被k個(gè)測(cè)試用例所覆蓋；如果某個(gè)漏洞可被k+Ι個(gè)測(cè)試用例覆蓋，則刪除該漏洞覆蓋長度最短的測(cè)試用例；k為測(cè)試時(shí)設(shè)置的整數(shù)參量，k值越大分析時(shí)間越長，消耗資源越多，漏洞分析結(jié)果越顯著； 步驟2.5，對(duì)測(cè)試用例進(jìn)行隨機(jī)變異，即對(duì)測(cè)試用例中一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)段的長度和內(nèi)容進(jìn)行隨機(jī)變化； 步驟2.6，加載轉(zhuǎn)換的測(cè)試用例并記錄測(cè)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(gè)漏洞都可被k個(gè)測(cè)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(cè)的模糊測(cè)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(cè)的模糊測(cè)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(cè)的模糊測(cè)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(cè)的模糊測(cè)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(cè)的模糊測(cè)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(cè)試。首先通過源代碼靜態(tài)分析相關(guān)軟件對(duì)目標(biāo)軟件進(jìn)行靜態(tài)分析，模糊測(cè)試獲得靜態(tài)分析結(jié)果，然后對(duì)靜態(tài)分析認(rèn)為存在問題的代碼段進(jìn)行插樁標(biāo)記，最后基于插樁標(biāo)記對(duì)測(cè)試用例進(jìn)行變異，使測(cè)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(cè)和模糊測(cè)試優(yōu)勢(shì)，通過模糊測(cè)試對(duì)靜態(tài)檢測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證，排除靜態(tài)檢測(cè)的誤報(bào)情況。另一方面，利用靜態(tài)檢測(cè)的結(jié)果對(duì)模糊測(cè)試進(jìn)行指導(dǎo)，令模糊測(cè)試所使用的隨機(jī)測(cè)試用例更有針對(duì)性，提高了模糊測(cè)試的效率?？朔瞬捎秒S機(jī)用例進(jìn)行測(cè)試的傳統(tǒng)方法中存在的誤報(bào)率高、檢測(cè)效率低等缺點(diǎn)。
【IPC分類】G06F21-57
【公開號(hào)】CN104573524
【申請(qǐng)?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(qǐng)人】中國航天科工集團(tuán)第二研究院七〇六所
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日