[發明專利]一種基于單元測試的軟件脆弱性測試方法

無效

• 申請號: 201110380418.6
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102495796A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 郭世澤;趙靜;肖奇學;朱峻茂;郭瑞旭;房珊瑤;楊朝紅;吳志勇;沈偉;王雄;李亞輝;陳卓;王巖
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總參謀部第五十四研究所
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張利萍;高燕燕

技術領域

本發明涉及軟件測試技術領域，具體涉及到虛擬化技術、動態二進制插樁技術、符號執行技術。

背景技術

在軟件生命周期中，軟件測試是非常重要的一個環節，高效完備的測試是保證軟件質量的重要手段。基于測試的粒度，軟件測試可以分為系統測試、模塊測試、策略級測試。基于測試收集數據的類型，軟件測試可以分為性能測試、功能測試、穩定性測試等。此外，根據測試過程是否依賴于程序內部結構，軟件測試可以分為白盒測試、黑盒測試、灰盒測試。

基于分層和抽象的原則，計算機系統在不同層面上實現虛擬化技術，以提供多個同構或異構的平臺。在硬件、系統以及應用程序各個層次上，虛擬化提供很好的物理隔離和邏輯隔離，并提供細粒度的運行時信息，在程序分析領域有廣泛的應用。

動態二進制插樁是指在程序運行時，除了正常執行原始程序外，在相關位置插入執行其他代碼，用于完成程序運行時信息收集、分析、優化等工作。根據是否對原始程序執行邏輯產生影響，插樁可以分為有損插樁和無損插樁。插樁技術廣泛運用于程序的分析和調試，根據是否對程序產生影響，插樁可以分為有損插樁和無損插樁，有損插樁依據特定意圖改變程序的控制流和數據流，無損插樁主要用于收集程序的運行時信息，并不會對程序執行流產生影響。根據對象不同，插樁可分為源代碼插樁和二進制插樁。前者是在編譯時，對程序的源代碼插入額外代碼，后者是在運行時插入代碼，用于收集或改變程序的運行狀態。

與實際執行不同，在符號執行中，程序的輸入數據是一個符號，這個符號代表任何可能的輸入，而不是局限某個特定的輸入。程序在執行計算、拷貝、比較、分支跳轉等語句時，都可以表達為對應的符號操作。符號執行在軟件測試和程序證明中有著廣泛的應用。

發明內容

在傳統測試方法中，普遍存在著代碼覆蓋率較低、測試效率低下的缺陷，無法根據實際需求，對特定的代碼路徑進行高效測試。有鑒于此，本發明提供了一種基于單元測試的軟件脆弱性測試方法，用于發現程序潛在的設計缺陷。

該基于單元測試的軟件脆弱性測試方法是這樣實現的：

第一步：加載運行目標測試程序，即測試對象，給定程序輸入驅動程序執行；

第二步：基于動態二進制插樁監控程序運行時狀態，收集程序的運行時信息，判斷程序路徑各個環節的屬性，識別各個代碼區的屬性并進行標記；

所述的基于動態二進制插樁監控的詳細步驟如下：模擬器在執行目標程序時，將程序指令翻譯為等價的微指令，依據物理機器體系結構將微指令轉換為本地指令執行；在指令翻譯前，模擬器即可添加額外代碼，完成對程序的動態插樁；動態二進制插樁包括收集指令的機器碼、指令地址、程序運行上下文信息、程序溢出檢查。

第三步：分析程序路徑各個環節的屬性，將路徑劃分成各個單元，根據配置對各個單元進行符號執行，驅動程序執行不同分支；每個單元對應不同的代碼區，對相應單元執行情況進行標記和歸類；

第四步：在程序執行各個不同分支路徑過程中，分析路徑的屬性和程序的行為，基于同一根節點下的不同子路徑，在各個單元上進行符號執行；基于各個單元前后執行的獨立性，在每一個域上單獨針對一個路徑單元進行測試；

所述的符號執行的方法為：符號執行的輸入被標記為代表任意數據的符號值，程序執行過程中輸入符號相關的表達式，當程序發生分支時，分支條件即可表達為輸入相關的布爾方程，不同的布爾方程反應不同的程序路徑反應不同的程序輸入，對符號方程進行變換求解，即可以自動生成程序的輸入，從而提高測試的路徑覆蓋率。

第五步：基于測試需要和環境配置，對各個域提交的結果進行匯總，判斷程序是否存在設計或實現缺陷。

所述的程序是否存在缺陷是通過斷言來實現的。

本發明的有益效果為：

基于路徑各個環節的屬性，將其劃分成各個單元進行測試，避免了測試在無關的代碼區域進行測試，而且采用虛擬化技術，可以對各個單元進行并行測試，從而極大地提高程序的測試效率。

附圖說明

圖1為基于單元測試的程序脆弱性測試方案的系統框架；

圖2為基于單元測試的程序脆弱性測試方案的系統流程圖；

圖3為程序路徑單元劃分示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。

本發明提供了一種基于單元測試的軟件脆弱性測試方法，其基本思想是通過動態二進制插樁，將程序的執行路徑根據各個環節的屬性進行劃分，得到多個路徑單元。在測試的過程中，對單元內的程序路徑或各個單元同時進行遍歷測試，并匯總測試結果，從而發現程序在設計和實現方面的缺陷。