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基于SDL的軟件安全測試方法研究

文檔作者：王志皓趙保華趙婷文檔來源：中國電力科學(xué)研究院信息安全實驗室		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月13日
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ELECTRIC POWER IT
中圖分類號:TP311文獻標志碼:B文章編號1672-4844(201211-008-04
基于SDL的軟件安全測試方法研究
王志皓,趙保華,趙婷
中國電力科學(xué)研究院信息安全實驗室,北京100192)
摘要:提出了一種基于軟件安全開發(fā)生命周期SDL)的軟件安全測試方法,把現(xiàn)有單一的軟件
安全測試環(huán)節(jié)變?yōu)橛杏媱澋陌踩珳y試設(shè)計安全編碼測試、安全審計測試和上線安全測試的過
程,并給出了詳細的模塊設(shè)計和方法分析。與傳統(tǒng)方法相比,這種系統(tǒng)化的安全測試思想可以有
效地降低軟件成型后的測試成本,減少測試后補丁的研發(fā)數(shù)量,從而進一步提高開發(fā)效率。
關(guān)鍵詞:生命周期;安全測試設(shè)計;安全編碼測試;安全審計測試;上線安全測試
特別
推0引言
也存在2個嚴重的問題:①軟件個重要貢獻。SDL是集成了軟件
薦
開發(fā)完成后測試出缺陷后需要補的可用性、可靠性、隱私性和安全
信息技術(shù)的高速發(fā)展使得世丁或升級來進行彌補,然而這種性的理論模型,SDL的原理示意
界的聯(lián)系比以往任何時候更加緊方法不能從根本上解決軟件的安如圖1所示
密,這種趨勢隨著時間逐漸加深,全問題②軟件安全測試的時
認證機制
同時也給軟件安全帶來嚴峻的威間越接近開發(fā)的尾聲耗費的成本
脅和挑戰(zhàn)。軟件安全測試技術(shù)從和代價就越大測試投入了大量隱私性
一安全性
各種應(yīng)用軟件的誕生之日起就伴精力為了彌補缺陷進行再次開
SQL注
隨著日益增長的安全漏洞攻擊事發(fā),疑會成為軟件開發(fā)的梏。
引入攻擊
件不斷地發(fā)展成熟。目前業(yè)界一為了解決這2個問題,文章提出自重啟
般都遵循測試的“V模型”,包括了一種基于軟件安全開發(fā)生命周
單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試、系期的安全測試方法,將軟件安全可靠性
質(zhì)量
斷電拒絕服務(wù)
統(tǒng)集成、驗收和適應(yīng)性測試等5個測試作為一個周期性的工作嵌人
圖1SDL原理示意
測試級別。具體測試手段主要開發(fā)的每個環(huán)節(jié),在確保軟件安
 Fig.1 Schematic diagram of SDL
有黑盒測試和白盒測試,測試技術(shù)全的前提下逐步提高軟件安全開
主要有滲透測試、模糊測試、壓力發(fā)的效率。
圖1中的并集表示漏洞存在
測試源代碼安全測試等。
2個以上的安全隱患,例如SQL
然而,無論這種典型的測試1軟件安全開發(fā)生命周期
注入漏洞既屬于安全問題也屬于
模型,還是多樣化的測試手段和軟件安全開發(fā)生命周期(Secu-隱私問題。余集表示存在安全沖
技術(shù)往往都是針對開發(fā)完成后或 rity Developing Lifecycle,SDL)突的問題,例如認證機制提高了
開發(fā)過程中的某一環(huán)節(jié)進行的,是微軟繼2002年提出可信計算理軟件的安全性,但違反了隱私性
雖然能發(fā)掘部分漏洞和缺陷但念后對軟件安全開發(fā)做出的另一的原則。最外面的圓表示軟件的
8012年第10卷第11期
 ELECTRIC POWER IT
 ELECTRIC POWER IT.
質(zhì)量,其外面的部分表示無關(guān)于
表1傳統(tǒng)的軟件開發(fā)生命周期與SDL的對照
質(zhì)量的安全問題,但只有軟件的Tab.1 Comparison of the traditional software development life cycle with SDL
安全性、可靠性和隱私性共同提
傳統(tǒng)軟件開發(fā)生命周期
軟件安全開發(fā)生命周期
高,軟件的質(zhì)量才會得到質(zhì)的提
教育和意識
項目啟動
動
項目啟動
升,軟件的安全才得以保障。
定義并遵從最佳設(shè)計實踐
SDL并不只是關(guān)于軟件安
產(chǎn)品風(fēng)險評估
全開發(fā)的理論,而是軟件安全檢
測人員和開發(fā)人員長期交流不
風(fēng)險分、工具和最佳家
創(chuàng)建安全文檔、工具和最佳客戶實踐
斷改進軟件開發(fā)生命周期形成
采購/開發(fā)
安全編碼策略
安全測試策略
的具有可操作性的實踐指南,相
安全推進活動
比傳統(tǒng)的軟件開發(fā)生命周期,
最終安全評審
SDL劃分了更為細致的13個階
安全響應(yīng)規(guī)劃
段(見表1),從軟件開發(fā)項目的
實施
產(chǎn)品發(fā)布
啟動階段到產(chǎn)品上線運維的整個
運行/維護
廢棄
安全響應(yīng)執(zhí)行
過程都給出了清晰的定義,將源
于實際工作中的經(jīng)驗濃縮成切
實的步驟指導(dǎo)軟件安全開發(fā)的2.1安全測試設(shè)計
全測試技能教育,這也是最容易
過程。
圖2的測試流程是建立在測被忽略的一個環(huán)節(jié),然而,只有富
2基于SDL的軟件安全測試試人員豐富的測試經(jīng)驗的基礎(chǔ)之有經(jīng)驗的測試人員才能得出精確特
方法
上的一個過程,而SDL給出了一的測試結(jié)果。所以在測試之前,
個總結(jié)和傳遞經(jīng)驗的啟示—安首先要保證安全測試人員對于技推
基于SDL的軟件安全測試
技術(shù)并不是要摒棄現(xiàn)有的安全測
安全測試技能教育
試技術(shù),相反,SDL中的安全測
試策略環(huán)節(jié)是對現(xiàn)有安全測試技
安全測試設(shè)計
受攻擊面分析測試
術(shù)的繼承和總結(jié)
大量的軟件安全測試證明,
威脅建模分析測試
軟件開發(fā)完成后進行安全測試
所花費的成本要遠遠高于軟件
源代碼安全漏洞測試
開發(fā)初期就將測試引入所花費的
安全開發(fā)測試
軟件安全集成測試
成本。然而,傳統(tǒng)的軟件開發(fā)生
命周期中沒有涉及對于安全的考
比對和修正測試計劃
慮,對于在開發(fā)初期就引入安全
測試的方法更是無從下手,為了
安全審計測試
校驗測試工具的安全性
解決這種弊端,結(jié)合對整個SDL
周期進行研究和分析,文章提出
整理測試結(jié)論和報告
了一種基于整個SDL過程的軟件
接受軟件安全漏洞反饋
安全測試方法,按照SDL過程的
上線安全測試
不同階段分為了安全測試設(shè)計、
進行維護測試整改漏洞
安全開發(fā)測試、安全審計測試、上
線安全測試4個模塊,每個模塊
圖2基于SDL的軟件安全測試方法模型
下又細分了幾個子模塊(見圖2)
 Fig. The model of software security test based on SDL
2012年第10卷第11期
 ELECTRIC POWERIT9
 ..ELECTRIC POWER IT
能的熟練性
°
改過程
基于SDL的軟件安全測試
技術(shù)不再是一個傳統(tǒng)的測試環(huán)
節(jié),它包含了在設(shè)計階段對于軟
狀態(tài)受損
提供偽造憑證
件受攻擊面的分析和威脅建模分
改子
改子
析的內(nèi)容,在整個安全開發(fā)生命
過程
周期的初期根據(jù)軟件的安全需求
制定合理的測試計劃,這也是現(xiàn)
有的安全測試中所不具備的一
輸驗訪問
調(diào)用鏈檢查失敗
假冒外
證失敗
內(nèi)存
個關(guān)鍵環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有的安全測試
部實體
過程只是對成型的軟件進行直
接的工具掃描和人工分析,整個
 caller
過程具有比較極端的盲目性和
圖3篡改過程威脅樹模型示意
被動性,容易遺漏或錯報軟件的
 Fig. 3 Threat tree model of the tempering process
安全風(fēng)險,基于SDL的軟件安全
測試方法可以用威脅樹模型進修復(fù)程度,從而發(fā)現(xiàn)信息系統(tǒng)中疏漏了測試出的某些缺陷。
行測試計劃中測試元素的預(yù)估,的脆弱性。③運行時驗證:用來2.3安全審計測試
算改過程威脅樹模型示意如圖3完成常規(guī)運行中的測試和日志的SDL相比傳統(tǒng)的軟件開發(fā)生
所示。
特別
分析?？梢允褂萌毕莘诸惐韥韺嵜芷谧铒@著的安全環(huán)節(jié)就是安
圖3中的葉節(jié)點即為預(yù)計的現(xiàn)對測試出缺陷的統(tǒng)計,通過相全審計階段,安全審計測試的主
推軟件潛在的安全隱患,據(jù)此可以應(yīng)的測試方法修復(fù)發(fā)現(xiàn)的缺陷。要任務(wù)有3方面①比對和修正
薦制定初步的安全測試計劃,使測模糊測試客戶端代碼缺陷分類見測試計劃測試計劃并不是制定
試工作的開展可以有的放。
表2所列。
了就不會變更的,事實上之所以
2.2安全開發(fā)測試
應(yīng)當注意的是,表中的分類在設(shè)計階段提出根據(jù)威脅模型建
安全開發(fā)測試階段主要包項應(yīng)當盡可能地以缺陷的最小界立的計劃為初步的計劃,就是為
括編碼階段的源代碼安全掃描限為準,以免由于類別的劃分而了在測試不斷推進的過程中根據(jù)
和軟件安全集成測試2個階段。
有
表2模糊測試客戶端代碼缺陷分類
靜態(tài)的源代碼掃描工具主要有
 Tab.2 Client-side code defect classification for fuzzy test
 Checkmarx、 Fortify等,在編碼
分類
的過程中對軟件進行源代碼掃描
寫人 Acess Violation
分析,這種針對軟件底層的單元
必須修復(fù)
 Extended Instruction Pointe-t(eip)寄存器讀取A
測試在開發(fā)中進行可以幫助程序
大內(nèi)存分配
員迅速找出編碼過程中的安全缺
整型溢出
陷,及時整改以避免造成不可彌
自定義異常
其他可能導(dǎo)致崩潰的系統(tǒng)級異常
補的漏洞。
必須調(diào)查
(可能需要修復(fù))當eX很大時使一個e取 Access Viola
SDL的安全測試策略主要
包括3種測試方法。①模糊測試:
當 ECXEDVESI寄存器被用于REP指令時使用MOV讀取 ccess
構(gòu)造大量畸形數(shù)據(jù)進行解析,同
 violation
時還包含了對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及未經(jīng)
其他代碼區(qū)域未覆蓋到的讀取 Acess Violation
信任的訪問產(chǎn)生的代碼的測試。
②滲透測試:主要用來測試網(wǎng)絡(luò)、
非敏感性安全問題堆空間消耗異常
(潛在的可靠性問題)空間反向引用
主機系統(tǒng)的操作配置以及補丁的
 DividedByZero
102012年第10卷第11期
 ELECTRIC POWER IT
 ELECTRIC POWER IT
實際結(jié)果不斷修訂測試計劃,以低參與漏洞的影響。由于軟件開3] WYSOPAL.軟件安全測試藝術(shù)M北
保證測試進度對開發(fā)起到促進作發(fā)僅僅基于現(xiàn)有的安全最佳實踐京:機械工業(yè)出版社,2007
用,比對修正測試計劃主要包括活動,而新的安全研究和攻擊方
對軟件測試整改后受攻擊面的重式卻永無止境,所以安全問題和
責(zé)任編輯鄒海彬
估和威脅模型的重建。②對工具漏洞是不能被徹底消除的。
收稿日期:2012-09-30
有效性的測試。工具有效性測試
對于軟件安全測試,雖然需
主要是檢查工具本身的安全性和要安全工具來完成重復(fù)機械的勞
功能是否運行正常,可以根據(jù)安動,但不能過分地依賴工具而不
全配置向?qū)У膬?nèi)容對工具的安全去進行人工分析。文章提出的基
性進行測試,如不必要的端口是于軟件安全開發(fā)全生命周期的安
否關(guān)閉,不必要的服務(wù)是否終止,全測試方法借鑒了SDL中對于
端口是否有安全限制或者約束全生命周期的安全考慮,把現(xiàn)有
作者簡介:
等,并制定相應(yīng)的審計測試策略。盲目的軟件安全測試環(huán)節(jié)變?yōu)?
③整理測試結(jié)論和報告,將測試有計劃的安全測試設(shè)計、安全編
王志皓(1987-),男,山東惠
的結(jié)果進行整理總結(jié)。
碼測試、安全審計測試和上線安
民人,助理工程師,從事軟件安全
2.4上線安全測試
全測試的過程,緊密聯(lián)系軟件安測試方法和軟件安全生命周期的
對基于SDL的安全測試方全開發(fā)的各個環(huán)節(jié),從本質(zhì)上確
理論研究和應(yīng)用工作;
法來說,測試并非終止于產(chǎn)品的保安全測試的主動性和軟件的安
趙保華(1984-),男,北京人,
發(fā)布,在軟件產(chǎn)品上線以后,需要全性。
工程師,從事信息安全產(chǎn)品研發(fā)
和技術(shù)研究、電力系統(tǒng)安全接入
其進行安全測試確認,對存在的參考文獻:
平臺、可信計算技術(shù)的研究和應(yīng)
特別推
安全缺陷進行補救。
達斯,有效軟件測試M北京:清華大學(xué)用工作
出版社2003
3結(jié)語
趙婷(1981-),女,遼寧沈陽
 [2) HOWARD M, LIPNER S. The security
人,工程師,從事信息安全技術(shù)、
軟件安全開發(fā)生命周期的應(yīng) lifecycle SDL: process for developing通信網(wǎng)安全技術(shù)和電力系統(tǒng)自動
用主要有2個目的:一是減少安 demonstrably more secure software化技術(shù)的研究和應(yīng)用工作
全漏洞與隱私影響數(shù)量;二是降 RedmondUSA Microsoft Press008
 Research on SDL-based Software Security Testing Method
 WANG Zhi-hao, ZHAO Bao-hua, ZHAO Ting
 (Information Security Lab of China Electric Power Reseach Institute, Beijing 100192. China)
 Abstract: In order to change single software security testing into a planned process consisting of security testing
 design, security coding testing, security audit testing and online security testing, this paper proposes a software
 security
 security testing method based on software development lifecycle(SDL), and describes its modules design and
 method analysis in detail. Compared with the traditional methods, the systematic test idea used by the method ca
n
 effectively reduce the huge cost of testing after the software accomplished and the numbers of patches after the test,
 further improve the development efficiency.
 Key words: lifecycle; security testing design: security coding testing; security audit testing; online security testing
2012年第10卷第11期1
 ELECTRIC POWERIT
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