計(jì)算機(jī)軟件運(yùn)行中安全檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用

張新昌

南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 210029

在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)大量普及的形式之下，計(jì)算機(jī)軟件安全與否已經(jīng)開始得到應(yīng)用者的重視，用安全監(jiān)測(cè)技術(shù)來對(duì)軟件進(jìn)行檢測(cè)，是保證計(jì)算機(jī)軟件使用安全的主要手段。

1 軟件安全檢測(cè)的概述

安全檢測(cè)是計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和運(yùn)用過程中的重要環(huán)節(jié)，作為軟件開發(fā)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，安全監(jiān)測(cè)其目的是為了發(fā)現(xiàn)軟件在運(yùn)行中的故障和缺點(diǎn)，從而對(duì)計(jì)算機(jī)軟件中潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的修改和更正，使軟件得到優(yōu)化和發(fā)展。然而計(jì)算機(jī)軟件的安全檢測(cè)技術(shù)并不能當(dāng)做杜絕軟件錯(cuò)誤漏洞的手段，也無法證明軟件是絕對(duì)安全和正確的，它的職責(zé)只是通過較少的測(cè)試實(shí)現(xiàn)最大范圍的檢測(cè)覆蓋，來找出計(jì)算機(jī)軟件中相對(duì)比較容易發(fā)現(xiàn)的漏洞和錯(cuò)誤。

與其它類型的軟件缺陷相比，軟件在安全上的缺陷有如下的特點(diǎn)：首先，軟件的安全缺陷通常都不是由專業(yè)的軟件測(cè)試人員發(fā)現(xiàn)的，而是由試圖獲得非法利益的黑客或者商業(yè)機(jī)構(gòu)的安全人員來發(fā)現(xiàn)的。其次，普通的軟件缺陷被發(fā)現(xiàn)后，一般不會(huì)立刻進(jìn)行修復(fù)，而是在該軟件的下一個(gè)版本才得到修復(fù)，而軟件安全缺陷一旦被發(fā)現(xiàn)就需馬上采取相應(yīng)的措施，否則就會(huì)給軟件的使用者帶來嚴(yán)重的損失。最后，在危害程度上，普通的軟件缺陷一般不會(huì)造成嚴(yán)重的危害，而軟件的安全缺陷一旦被發(fā)現(xiàn)利用，則可能給使用者帶來巨大的風(fēng)險(xiǎn)。

計(jì)算機(jī)軟件的安全檢測(cè)包括功能測(cè)試、滲透測(cè)試、驗(yàn)證過程三個(gè)部分。和軟件其他種類的檢測(cè)不同的是，計(jì)算機(jī)軟件安全檢測(cè)所強(qiáng)調(diào)的，不是軟件能夠、應(yīng)該做什么，而是軟件不應(yīng)該做什么。通常，計(jì)算機(jī)安全檢測(cè)分為安全漏洞檢測(cè)、安全功能檢測(cè)兩個(gè)方面的檢測(cè)。軟件在安全功能方面的需求涉及廣泛的內(nèi)容，如授權(quán)、機(jī)密性、安全管理、訪問控制等等，安全功能檢測(cè)就是來測(cè)試計(jì)算機(jī)軟件的安全功能是否滿足其對(duì)安全的需求。而安全漏洞的檢測(cè)所針對(duì)的，是軟件運(yùn)行中存在的缺陷，識(shí)別出某些缺陷可能對(duì)計(jì)算機(jī)造成的風(fēng)險(xiǎn)。

2 應(yīng)注意的問題

在對(duì)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行安全檢測(cè)的時(shí)候，應(yīng)該注意的問題和事項(xiàng)有：

1）選擇合理有效的方案

應(yīng)該在對(duì)需要檢測(cè)的軟件了解充分、對(duì)其要求和特性完全掌握的基礎(chǔ)上，來進(jìn)行一個(gè)軟件的安全檢測(cè)，根據(jù)測(cè)試的情況，選用合理的安全檢測(cè)方法來對(duì)安全檢測(cè)方案進(jìn)行編制，以保證此安全檢測(cè)方案的有效實(shí)施。另外還要對(duì)實(shí)施軟件檢測(cè)方案的人員有一定的要求，在對(duì)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行安全檢測(cè)的時(shí)候，不僅要有熟悉軟件安全檢測(cè)領(lǐng)域知識(shí)且有此方面經(jīng)驗(yàn)的人員的參與，更要有熟悉掌握該軟件的使用特點(diǎn)的世紀(jì)人員的參與。唯有兩方面的人員有效配合起來，才能確保計(jì)算機(jī)軟件安全檢測(cè)的效果。

2）應(yīng)做到全面分析

由于計(jì)算機(jī)軟件一般都有程序繁瑣，規(guī)模比較大的特點(diǎn)，因此相關(guān)檢測(cè)人員在進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件的安全檢測(cè)過程中，就要做到在代碼級(jí)、需求級(jí)和系統(tǒng)級(jí)三個(gè)方面進(jìn)行細(xì)致的分析。如果軟件的規(guī)模特別大，則還應(yīng)該做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的檢查分析。應(yīng)該從工作的實(shí)際需要入手，結(jié)合具體的分析過程來選擇需要的、合理的分析技術(shù)。

計(jì)算機(jī)安全檢測(cè)是一個(gè)系統(tǒng)化的過程，要想解決一個(gè)系統(tǒng)之內(nèi)所有的安全檢測(cè)方面的問題，簡(jiǎn)單的方法是做不到的，因此在具體的軟件安全檢測(cè)的過程中，如何選擇科學(xué)合理的方案，是軟件安全檢測(cè)的工作者們必須深思熟慮的問題。

3 軟件進(jìn)行安全檢測(cè)的方法

3.1 流程

規(guī)模較大的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，一般會(huì)包括了若干個(gè)相互聯(lián)系的子系統(tǒng)，而每一個(gè)子系統(tǒng)又包含了多個(gè)功能模塊。

計(jì)算機(jī)軟件安全測(cè)試的流程，包括了模塊測(cè)試、組裝系統(tǒng)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的安全檢測(cè)、性能測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試。模塊測(cè)試又叫做單元測(cè)試，所針對(duì)的是軟件設(shè)計(jì)中最小的功能單位。進(jìn)行模塊測(cè)試的目的，是發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)各個(gè)功能設(shè)計(jì)上可能存在的安全缺陷，使測(cè)試更加細(xì)節(jié)化、全面化。在各個(gè)模塊的測(cè)試都結(jié)束之后，應(yīng)該根據(jù)此軟件設(shè)計(jì)時(shí)的理念進(jìn)行系統(tǒng)的組裝，在此過程中對(duì)涉及到的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全測(cè)試。然后模塊測(cè)試和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)測(cè)試合格的基礎(chǔ)之上，對(duì)軟件進(jìn)行功能的有效性測(cè)試，其目的在于檢測(cè)軟件的功能是否與用戶的需求相一致。在上述測(cè)試步驟都完成之后，再把整個(gè)軟件與計(jì)算機(jī)硬件、數(shù)據(jù)、其他相關(guān)軟件等因素聯(lián)合起來進(jìn)行系統(tǒng)的測(cè)試。

3.2 主要方法

軟件安全檢測(cè)的方法主要分為動(dòng)態(tài)檢測(cè)和靜態(tài)分析兩大類，動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)是主要通過分析和修改環(huán)境變量、內(nèi)存等軟件運(yùn)行環(huán)境來實(shí)現(xiàn)的，動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)可以提高程序的保密性，以此來實(shí)現(xiàn)軟件安全的目的。靜態(tài)分析技術(shù)的原理是使用程序分析技術(shù)，來分析程序的源代碼，以找出導(dǎo)致錯(cuò)誤和安全漏洞的異常。在靜態(tài)分析技術(shù)中，誤報(bào)率和錯(cuò)誤率是兩個(gè)重要指標(biāo)，其中的某一個(gè)指標(biāo)降低，往往會(huì)使另一個(gè)增高。靜態(tài)分析技術(shù)的缺陷在于其分析之后的結(jié)果往往是對(duì)真實(shí)情況的近似值，所以對(duì)軟件的重要屬性無法測(cè)試和確定。靜態(tài)分析技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)時(shí)計(jì)算機(jī)軟件不需要運(yùn)行起來，檢測(cè)過程比較方便。

相對(duì)而言，由于其檢測(cè)過程方便、自動(dòng)化程度較高、分析速度比較快的特點(diǎn)，靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)比動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)更受軟件安全檢測(cè)工作者們的歡迎。而這兩大類檢測(cè)方法又可以細(xì)分為多種技術(shù)。

3.2.1 形式化方式

形式化的安全檢測(cè)方式，是建立在待測(cè)軟件的數(shù)學(xué)模型之上的。它通過確立軟件的數(shù)學(xué)模型，在形式規(guī)格語(yǔ)言的支持下，提供形式化的規(guī)格說明。目前來說較為常用的形式規(guī)格語(yǔ)言有行為語(yǔ)言、有效狀態(tài)語(yǔ)言和模型語(yǔ)言。檢測(cè)方法有模型檢測(cè)和定理證明這兩種形式化的安全檢測(cè)方式。

3.2.2 以模型為基礎(chǔ)的方式

基于模型的安全檢測(cè)方式，是指通過結(jié)構(gòu)建模和軟件行為的方法來建構(gòu)測(cè)試模型，來進(jìn)行軟件安全檢測(cè)的方式。基于模型的測(cè)試并不注重于軟件說明在所有情況下的一致性，而是生成一組測(cè)試用例來檢測(cè)軟件系統(tǒng)，得到待測(cè)軟件系統(tǒng)行為與模式期望相同的結(jié)果，以此來進(jìn)行軟件的安全檢測(cè)。常用的基于模型的檢測(cè)方式有馬爾可夫鏈和有限狀態(tài)機(jī)等。

3.2.3 語(yǔ)法測(cè)試技術(shù)

語(yǔ)法檢測(cè)技術(shù)是靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)中最早出現(xiàn)的一種，所檢測(cè)的僅僅是軟件的程序源代碼中，可能發(fā)生危險(xiǎn)的C語(yǔ)言庫(kù)函數(shù)以及系統(tǒng)調(diào)用。這種檢測(cè)方法通常是對(duì)反映進(jìn)行研究，用被檢測(cè)軟件功能接口所使用的語(yǔ)法來生成軟件的測(cè)試輸入，以檢測(cè)在不同種類的輸入情況下，被檢測(cè)軟件的反映情況。其過程一般是對(duì)軟件接口的語(yǔ)言進(jìn)行識(shí)別，然后定義語(yǔ)法，在最后生成測(cè)試用例來執(zhí)行軟件的安全檢測(cè)。

3.2.4 基于故障注入的技術(shù)

基于故障注入的安全測(cè)試，是一種檢測(cè)比較充分的方法。該方法應(yīng)用了故障分析樹來生產(chǎn)出檢測(cè)用例進(jìn)行檢測(cè)，故障分析樹是指將系統(tǒng)中最不可能發(fā)生的事情作為頂事件，然后通過檢測(cè)來尋找出事故發(fā)生的中間事件和底事。通過邏輯門符號(hào)，把底事件、中間事件和頂事件連接成一整顆故障樹的方法。

經(jīng)過實(shí)踐應(yīng)用證實(shí)，該方法是比較充分和有效的安全檢測(cè)方法，其優(yōu)點(diǎn)是可以將檢測(cè)的自動(dòng)化的程度顯著提高。

3.2.5 模糊測(cè)試法

模糊式的測(cè)試法是建立于白盒檢測(cè)的基礎(chǔ)之上的檢測(cè)方法，它把動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)和傳統(tǒng)檢測(cè)家屬有效的融合在了一起，是傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和升華。它通過向目標(biāo)軟件系統(tǒng)提供大量無效的、非預(yù)期的隨機(jī)輸入，來檢測(cè)軟件的異常結(jié)果，發(fā)現(xiàn)軟件安全漏洞。其優(yōu)點(diǎn)在于成本較低，方法比較簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度較高等。

3.2.6 基于屬性的檢測(cè)方法

這種檢測(cè)方法首先要對(duì)軟件的編程規(guī)則進(jìn)行確定，將編程規(guī)則作為安全屬性，來檢測(cè)軟件的程序代碼是否遵守這些規(guī)則，以此來驗(yàn)證代碼的安全性。相對(duì)于其他的安全檢測(cè)方法來說，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)軟件安全漏洞的交互性和擴(kuò)展性的全面綜合分析。

3.2.7 其他的測(cè)試技術(shù)

近年來，對(duì)Web安全服務(wù)所開展的一些測(cè)試技術(shù)，如分布式軟件安全性測(cè)試技術(shù)等，也得到了快速發(fā)展。總體而言，軟件安全檢測(cè)的主要作用，就是通過分析、檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)和軟件中可能存在的安全問題，來改善計(jì)算機(jī)軟件的安全性能，保證計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的安全應(yīng)用。

4 結(jié)論

如今，軟件安全檢測(cè)將逐漸成為軟件應(yīng)用體系的重要的一部分。我們應(yīng)該在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，不斷研究出更有效的計(jì)算機(jī)軟件安全檢測(cè)技術(shù)。只有提高自身的軟件安全保障意識(shí)和防測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安全檢測(cè)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，才能保障軟件的安全應(yīng)用，保護(hù)廣大軟件用戶的利益，維護(hù)市場(chǎng)和社會(huì)的健康運(yùn)轉(zhuǎn)。

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