[發(fā)明專利]基于軟件功能層對(duì)軟件異常行為溯源的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410018348.3
• 申請(qǐng)日: 2014-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN103744786A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴英旭;霍淑嘯;楊震;李健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F11/36
• 分類號(hào): G06F11/36
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明旨在建立軟件功能模型，判別出異常軟件行為，并對(duì)異常行為溯源的過(guò)程。

背景技術(shù)：

軟件的行為是指軟件運(yùn)行表現(xiàn)形態(tài)和狀態(tài)演變的過(guò)程。軟件行為定義為軟件運(yùn)行時(shí)作為主體，依靠其自身的功能對(duì)客體的施用、操作或者動(dòng)作。軟件存在的不可信行為會(huì)對(duì)社會(huì)造成不同程度的損壞，所以研究軟件行為的可信性成為一種必要。軟件的行為可以從底層的二進(jìn)制指令到高層的程序語(yǔ)句、函數(shù)、系統(tǒng)調(diào)用等不同層次刻畫軟件行為，根據(jù)某一層次的行為信息而構(gòu)建的行為狀態(tài)序列以及狀態(tài)變遷，可以表征軟件的正常行為特征，并用于軟件行為的異常檢測(cè)。一般的軟件行為研究方法分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)方法直接分析程序的源代碼或二進(jìn)制代碼，建立相應(yīng)的行為模型。源代碼通過(guò)對(duì)程序代碼的執(zhí)行路徑進(jìn)行分析來(lái)建立程序正常行為模式?；蛘咄ㄟ^(guò)分析軟件的二進(jìn)制文件，不僅可以得到程序的控制流圖并且可以模擬程序運(yùn)行棧機(jī)制。動(dòng)態(tài)方法是通過(guò)分析程序運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)來(lái)表征軟件的行為的方法。主要是基于系統(tǒng)調(diào)用的方法，利用定長(zhǎng)或者不定長(zhǎng)的序列來(lái)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用序列的基本模式為軟件行為進(jìn)行建模分析。

現(xiàn)有的方法已經(jīng)從不同的角度表征了軟件的行為過(guò)程，可以在一定程度上檢驗(yàn)出軟件的異常行為，增強(qiáng)了軟件行為的可信性。但是，沒有從根源上發(fā)掘軟件異常行為產(chǎn)生的根源，即軟件異常行為的根源在其源代碼中。

發(fā)明內(nèi)容：

基于軟件功能層對(duì)軟件異常行為溯源的方法，其特征在于，所述方法包括：

監(jiān)視軟件運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)調(diào)用序列，在每一個(gè)單獨(dú)的軟件功能執(zhí)行過(guò)程中提取出軟件功能的標(biāo)準(zhǔn)操作序列；

從待檢測(cè)狀態(tài)序列中匹配出相關(guān)軟件功能序列的方法；

使用計(jì)算兩個(gè)字符串之間距離的方法來(lái)確定此軟件功能的測(cè)試序列和標(biāo)準(zhǔn)操作序列之間的相似度以判斷該功能是否異常；具體為：計(jì)算測(cè)試序列和標(biāo)準(zhǔn)操作序列之間多組相似度，對(duì)多組相似度進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，估算正常操作序列的相似度范圍；正常相似度序列符合正態(tài)分布，求出此正態(tài)分布的置信區(qū)間；如果落在此范圍區(qū)間則判斷為正常操作，如果未落在此區(qū)間范圍則為異常操作；

以軟件功能和功能參數(shù)為程序切片規(guī)則，基于此規(guī)則在源代碼中抓取軟件功能相關(guān)的程序切片；

將建立的軟件正常運(yùn)行時(shí)的模型圖和待測(cè)功能序列做匹配，檢測(cè)是否存在異常狀態(tài)；確定所監(jiān)視的軟件行為是否為可信行為或者異常行為；如果出現(xiàn)軟件異常行為，則回溯到可能發(fā)生錯(cuò)誤的源代碼中。

本文通過(guò)挖掘軟件運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)調(diào)用序列轉(zhuǎn)換為狀態(tài)層狀態(tài)序列，通過(guò)檢測(cè)軟件行為的狀態(tài)序列檢測(cè)出軟件異常行為，并通過(guò)設(shè)置興趣點(diǎn)對(duì)軟件的異常行為在源代碼中溯源，找出軟件異常行為的根源，以求從根源上解決軟件的異常行為。

附圖說(shuō)明

圖1RSS軟件正常狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。

圖2圖2為判斷相似度的流程圖。

圖3為軟件架構(gòu)圖，是一個(gè)軟件的建模過(guò)程以及基于圖示的檢測(cè)軟件行為為正常行為或者異常行為的過(guò)程。

具體實(shí)施方式：

本發(fā)明是一種基于軟件系統(tǒng)調(diào)用序列經(jīng)過(guò)狀態(tài)層處理后得到的狀態(tài)序列，判斷出軟件功能序列和使用程序切片對(duì)軟件功能序列做程序切片進(jìn)行溯源的方案。該方案包含四個(gè)模塊，即1頻繁項(xiàng)集挖掘模塊、2軟件功能判定模塊、3軟件功能狀態(tài)序列相似度計(jì)算、4程序切片生成模塊。

定義1場(chǎng)景SC(Sence)：SC指軟件運(yùn)行過(guò)程中在操作后對(duì)軟件的當(dāng)時(shí)狀態(tài)的完整性度量，當(dāng)軟件運(yùn)行到檢查點(diǎn)位置時(shí)采集場(chǎng)景信息。該模型通過(guò)引入場(chǎng)景這一概念來(lái)描述軟件運(yùn)行路徑上各階段功能實(shí)現(xiàn)的完整性，并結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域中關(guān)聯(lián)規(guī)則和序列模式算法，從已知的場(chǎng)景信息集合中提取潛藏的有價(jià)值的關(guān)聯(lián)信息用于軟件行為可信檢測(cè)。

定義2狀態(tài)序列SS(State?Seqence)：用來(lái)描述軟件的運(yùn)行狀態(tài)。軟件運(yùn)行時(shí)截取到的系統(tǒng)調(diào)用序列推導(dǎo)出狀態(tài)層的狀態(tài)序列，以代替系統(tǒng)調(diào)用序列來(lái)表達(dá)軟件的行為。

SS=<s₁,s₂,……s_n>，其中s₁,s₂,……s_n為狀態(tài)層的狀態(tài)

定義3標(biāo)準(zhǔn)操作序列SO(Standard?Operation):表示每一個(gè)操作的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)序列。軟件每一個(gè)操作都會(huì)有其相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)序列，但是由于軟件的操作環(huán)境以及多種因素的影響，得到的狀態(tài)序列會(huì)有一定程度的誤差，為了消除這種誤差需要找出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)操作狀態(tài)序列。標(biāo)準(zhǔn)操作序列SO屬于一種特殊的狀態(tài)序列，需要對(duì)多組操作序列分析得到。