基于條件、參數(shù)與狀態(tài)變異的第三方構(gòu)件安全性測試方法研究.pdf

1、基于構(gòu)件的軟件工程(CBSE)由于可實現(xiàn)構(gòu)件的復(fù)用及“即插即用”的特點，大大縮短了軟件開發(fā)的周期，降低開發(fā)及維護的成本，已經(jīng)成為面向?qū)ο筌浖こ填I(lǐng)域的研究熱點。同時，隨著構(gòu)件技術(shù)的發(fā)展，構(gòu)件在醫(yī)療、銀行等安全至關(guān)重要行業(yè)的應(yīng)用日益廣泛。因此，對構(gòu)件及構(gòu)件系統(tǒng)的測試是保證構(gòu)件功能性、安全性、可靠性的重要措施，為保證構(gòu)件的質(zhì)量，要求實現(xiàn)構(gòu)件開發(fā)的提供方和第三方構(gòu)件的使用者對構(gòu)件和構(gòu)件系統(tǒng)實施測試。然而，目前對構(gòu)件的研究主要集中在構(gòu)件功能性測

2、試，以確保找到構(gòu)件在開發(fā)和實現(xiàn)過程中的功能性錯誤，對構(gòu)件尤其是第三方構(gòu)件的安全性測試的研究尚少，特別是，第三方構(gòu)件由于無法獲得源代碼和詳細的設(shè)計說明，使得傳統(tǒng)的白盒測試技術(shù)無法很好地應(yīng)用，從而給第三方構(gòu)件安全性測試帶來了極大的挑戰(zhàn)。
　　第三方構(gòu)件的脆弱性本質(zhì)是指構(gòu)件中存在的顯式和隱式的安全漏洞，顯式安全漏洞大多由緩沖區(qū)溢出、內(nèi)存泄漏造成，而隱式安全漏洞指第三方構(gòu)件的內(nèi)部執(zhí)行狀態(tài)違背了構(gòu)件的安全需求規(guī)約。本文根據(jù)構(gòu)件顯式異常的特點

3、，提出了基于條件、參數(shù)規(guī)約變異的第三方構(gòu)件安全性測試方法，并且為檢測構(gòu)件的隱式異常，提出了基于狀態(tài)變異的第三方構(gòu)件安全性測試方法，同時一個測試第三方構(gòu)件安全性的原型系統(tǒng)被設(shè)計和實現(xiàn)。主要工作闡述如下:
　　1.針對顯式異常的特點，擴充了第三方構(gòu)件的安全需求說明，定義了方法的前置條件、后置條件、方法參數(shù)約束及參數(shù)間的約束，提出了基于條件、參數(shù)規(guī)約變異的第三方構(gòu)件安全性測試方法。對于前置條件變異方法，提出前置條件變異算法PCMA(th

4、e Pre-condition Mutation Algorithm)生成一系列前置條件的變異體，基于前置條件的變異體得到測試用例;對于參數(shù)規(guī)約變異方法，首先提出單參數(shù)變異值方法SPMV(the Single Parameter Mutated Values)，該方法根據(jù)單個參數(shù)的類型作用相關(guān)的所有變異算子生成一系列數(shù)值，這些值作為參數(shù)約束測試用例生成算法TCGPC(the Testcase Generation Algorithm b

5、ased on the ParameterConstraint)的輸入生成違背參數(shù)約束的測試用例。最終，顯式異常通過設(shè)計的條件和參數(shù)安全漏洞檢測算法檢測。
　　2.為了有效地觸發(fā)第三方構(gòu)件隱式的安全漏洞，基于構(gòu)件方法執(zhí)行序列、安全需求規(guī)約，提出了基于狀態(tài)變異的第三方構(gòu)件安全性測試方法。首先將構(gòu)件方法序列集轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的可擴展的有窮狀態(tài)機EFSM(Extended Finite StateMachine)，使用設(shè)計的行為沖突算法OCG

6、A(Operations Conflict SequencesGenerated Algorithm)和條件沖突算法CCGA(Conditions Conflict SequencesGenerated Algorithm)變異EFSM生成沖突序列。根據(jù)變異后的沖突序列進行安全性測試，同時借助提出的安全漏洞檢測算法，判別構(gòu)件是否存在隱式安全漏洞，最后得到漏洞測試報告。
　　3.設(shè)計實現(xiàn)了一個第三方構(gòu)件安全性測試原型系統(tǒng)TCSTS(

7、The Third-PartyComponent Security Testing System)，該系統(tǒng)主要包含參數(shù)變異模塊、條件變異模塊、狀態(tài)變異模塊三個部分。其主要功能首先掃描第三方構(gòu)件的IDL文件，動態(tài)解析出構(gòu)件方法及參數(shù)等靜態(tài)信息;定義構(gòu)件的安全需求規(guī)約RSF，其中包括每個方法的名稱、方法前置條件和后置條件、參數(shù)約束、參數(shù)類型及名稱等構(gòu)件信息;然后對構(gòu)件的參數(shù)規(guī)約信息進行參數(shù)變異，提取方法前置條件、后置條件信息進行條件變異，將