如何做好軟件安全測(cè)試

1、如何做好軟件安全測(cè)試近來(lái)，在我負(fù)責(zé)的公司某軟件產(chǎn)品的最后測(cè)試工作，常常被問(wèn)到這樣一個(gè)問(wèn)題：在做測(cè)試過(guò)程中，我們的 軟件產(chǎn)品在安全性方面考慮了多少 ?應(yīng)該如何測(cè)評(píng)一個(gè)軟件到底有多安全 ?這個(gè)軟件因?yàn)樯婕翱蛻羯虡I(yè)上重要的信息資料，因此用戶關(guān)心的核心問(wèn)題始終圍繞“這個(gè)軟件安全嗎 ”。一個(gè)由于設(shè)計(jì)導(dǎo)致的安全漏洞和一個(gè)由于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致的安全漏洞，對(duì)用戶的最終影響都是巨大的。我的任務(wù)就 是確保這個(gè)軟件在安全性方面能滿足客戶期望。什么是軟件安全性測(cè)試(1) 什么是軟件安全 軟件安全屬于軟件領(lǐng)域里一個(gè)重要的子領(lǐng)域。 在以前的單機(jī)時(shí)代， 安全問(wèn)題主要是操作系統(tǒng)容易感染病毒， 單機(jī)應(yīng)用程序軟件安全問(wèn)題并不突出。但是自

2、從互聯(lián)網(wǎng)普及后，軟件安全問(wèn)題愈加顯加突顯，使得軟件安 全性測(cè)試的重要性上升到一個(gè)前所未有的高度。軟件安全一般分為兩個(gè)層次， 即應(yīng)用程序級(jí)別的安全性和操作系統(tǒng)級(jí)別的安全性。 應(yīng)用程序級(jí)別的安全性， 包括對(duì)數(shù)據(jù)或業(yè)務(wù)功能的訪問(wèn)，在預(yù)期的安全性情況下，操作者只能訪問(wèn)應(yīng)用程序的特定功能、有限的數(shù) 據(jù)等。操作系統(tǒng)級(jí)別的安全性是確保只有具備系統(tǒng)平臺(tái)訪問(wèn)權(quán)限的用戶才能訪問(wèn)，包括對(duì)系統(tǒng)的登錄或遠(yuǎn) 程訪問(wèn)。本文所講的軟件安全主要是應(yīng)用程序?qū)拥陌踩?，包括兩個(gè)層面：是應(yīng)用程序本身的安全性。一般來(lái)說(shuō)， 應(yīng)用程序的安全問(wèn)題主要是由軟件漏洞導(dǎo)致的，這些漏洞可以是設(shè)計(jì)上的缺陷或是編程上的問(wèn)題，甚至是 開(kāi)發(fā)人員預(yù)留的后門(mén)。是

3、應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)安全，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全和數(shù)據(jù)傳輸安全兩個(gè)方面。(2) 軟件安全性測(cè)試 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)安全性要求不高的軟件，其安全性測(cè)試可以混在單元測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試?yán)镆黄鹱觥?但對(duì)安全性有較高需求的軟件， 則必須做專門(mén)的安全性測(cè)試， 以便在破壞之前預(yù)防并識(shí)別軟件的安全問(wèn)題。安全性測(cè)試 (Security Testing) 是指有關(guān)驗(yàn)證應(yīng)用程序的安全等級(jí)和識(shí)別潛在安全性缺陷的過(guò)程。應(yīng)用程 序級(jí)安全測(cè)試的主要目的是查找軟件自身程序設(shè)計(jì)中存在的安全隱患，并檢查應(yīng)用程序?qū)Ψ欠ㄇ秩氲姆婪?能力 , 根據(jù)安全指標(biāo)不同測(cè)試策略也不同。注意：安全性測(cè)試并不最終證明應(yīng)用程序是安全的，而是用于 驗(yàn)證所設(shè)立策略的

4、有效性，這些對(duì)策是基于威脅分析階段所做的假設(shè)而選擇的。例如，測(cè)試應(yīng)用軟件在防 止非授權(quán)的內(nèi)部或外部用戶的訪問(wèn)或故意破壞等情況時(shí)的運(yùn)作。軟件安全性測(cè)試過(guò)程(1) 安全性測(cè)試方法 有許多的測(cè)試手段可以進(jìn)行安全性測(cè)試，目前主要安全測(cè)試方法有： 靜態(tài)的代碼安全測(cè)試：主要通過(guò)對(duì)源代碼進(jìn)行安全掃描，根據(jù)程序中數(shù)據(jù)流、控制流、語(yǔ)義等信息與其 特有軟件安全規(guī)則庫(kù)進(jìn)行匹對(duì)，從中找出代碼中潛在的安全漏洞。靜態(tài)的源代碼安全測(cè)試是非常有用的方 法，它可以在編碼階段找出所有可能存在安全風(fēng)險(xiǎn)的代碼， 這樣開(kāi)發(fā)人員可以在早期解決潛在的安全問(wèn)題。 而正因?yàn)槿绱耍o態(tài)代碼測(cè)試比較適用于早期的代碼開(kāi)發(fā)階段，而不是測(cè)試階段。動(dòng)態(tài)的

5、滲透測(cè)試：滲透測(cè)試也是常用的安全測(cè)試方法。是使用自動(dòng)化工具或者人工的方法模擬黑客的輸 入，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行攻擊性測(cè)試，從中找出運(yùn)行時(shí)刻所存在的安全漏洞。這種測(cè)試的特點(diǎn)就是真實(shí)有效， 一般找出來(lái)的問(wèn)題都是正確的，也是較為嚴(yán)重的。但滲透測(cè)試一個(gè)致命的缺點(diǎn)是模擬的測(cè)試數(shù)據(jù)只能到達(dá) 有限的測(cè)試點(diǎn)，覆蓋率很低。程序數(shù)據(jù)掃描。一個(gè)有高安全性需求的軟件，在運(yùn)行過(guò)程中數(shù)據(jù)是不能遭到破壞的，否則就會(huì)導(dǎo)致緩沖 區(qū)溢出類型的攻擊。數(shù)據(jù)掃描的手段通常是進(jìn)行內(nèi)存測(cè)試，內(nèi)存測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)許多諸如緩沖區(qū)溢出之類的 漏洞，而這類漏洞使用除此之外的測(cè)試手段都難以發(fā)現(xiàn)。例如，對(duì)軟件運(yùn)行時(shí)的內(nèi)存信息進(jìn)行掃描，看是 否存在一些導(dǎo)致隱患的

6、信息，當(dāng)然這需要專門(mén)的工具來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，手工做是比較困難的。(2) 反向安全性測(cè)試過(guò)程 大部分軟件的安全測(cè)試都是依據(jù)缺陷空間反向設(shè)計(jì)原則來(lái)進(jìn)行的， 即事先檢查哪些地方可能存在安全隱患， 然后針對(duì)這些可能的隱患進(jìn)行測(cè)試。因此，反向測(cè)試過(guò)程是從缺陷空間出發(fā)，建立缺陷威脅模型，通過(guò)威 脅模型來(lái)尋找入侵點(diǎn)，對(duì)入侵點(diǎn)進(jìn)行已知漏洞的掃描測(cè)試。好處是可以對(duì)已知的缺陷進(jìn)行分析，避免軟件 里存在已知類型的缺陷，但是對(duì)未知的攻擊手段和方法通常會(huì)無(wú)能為力。建立缺陷威脅模型。 建立缺陷威脅模型主要是從已知的安全漏洞入手， 檢查軟件中是否存在已知的漏洞。 建立威脅模型時(shí)，需要先確定軟件牽涉到哪些專業(yè)領(lǐng)域，再根據(jù)各個(gè)專業(yè)領(lǐng)

7、域所遇到的攻擊手段來(lái)進(jìn)行建 模。 尋找和掃描入侵點(diǎn)。檢查威脅模型里的哪些缺陷可能在本軟件中發(fā)生，再將可能發(fā)生的威脅納入入侵點(diǎn) 矩陣進(jìn)行管理。如果有成熟的漏洞掃描工具，那么直接使用漏洞掃描工具進(jìn)行掃描，然后將發(fā)現(xiàn)的可疑問(wèn) 題納入入侵點(diǎn)矩陣進(jìn)行管理。 入侵矩陣的驗(yàn)證測(cè)試。創(chuàng)建好入侵矩陣后，就可以針對(duì)入侵矩陣的具體條目設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的測(cè)試用例，然后 進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。(3) 正向安全性測(cè)試過(guò)程 為了規(guī)避反向設(shè)計(jì)原則所帶來(lái)的測(cè)試不完備性，需要一種正向的測(cè)試方法來(lái)對(duì)軟件進(jìn)行比較完備的測(cè)試， 使測(cè)試過(guò)的軟件能夠預(yù)防未知的攻擊手段和方法。 先標(biāo)識(shí)測(cè)試空間。對(duì)測(cè)試空間的所有的可變數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，由于進(jìn)行安全性測(cè)試的代價(jià)高

8、昂，其中要重 點(diǎn)對(duì)外部輸入層進(jìn)行標(biāo)識(shí)。例如，需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼這幾個(gè)階段都要對(duì)測(cè)試空間進(jìn)行 標(biāo)識(shí)，并建立測(cè)試空間跟蹤矩陣。 精確定義設(shè)計(jì)空間。重點(diǎn)審查需求中對(duì)設(shè)計(jì)空間是否有明確定義，和需求牽涉到的數(shù)據(jù)是否都標(biāo)識(shí)出了 它的合法取值范圍。在這個(gè)步驟中，最需要注意的是精確二字，要嚴(yán)格按照安全性原則來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)空間做精 確的定義。 標(biāo)識(shí)安全隱患。根據(jù)找出的測(cè)試空間和設(shè)計(jì)空間以及它們之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則，標(biāo)識(shí)出哪些測(cè)試空間和哪些 轉(zhuǎn)換規(guī)則可能存在安全隱患。例如 ,測(cè)試空間愈復(fù)雜，即測(cè)試空間劃分越復(fù)雜或可變數(shù)據(jù)組合關(guān)系越多也越 不安全。還有轉(zhuǎn)換規(guī)則愈復(fù)雜，則出問(wèn)題的可能性也愈大，這些都屬于安全隱患。

9、 建立和驗(yàn)證入侵矩陣。安全隱患標(biāo)識(shí)完成后，就可以根據(jù)標(biāo)識(shí)出來(lái)的安全隱患建立入侵矩陣。列出潛在安全隱患，標(biāo)識(shí)出存在潛在安全隱患的可變數(shù)據(jù)，和標(biāo)識(shí)出安全隱患的等級(jí)。其中對(duì)于那些安全隱患等級(jí) 高的可變數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行詳盡的測(cè)試用例設(shè)計(jì)。(4) 正向和反向測(cè)試的區(qū)別 正向測(cè)試過(guò)程是以測(cè)試空間為依據(jù)尋找缺陷和漏洞，反向測(cè)試過(guò)程則是以已知的缺陷空間為依據(jù)去尋找軟 件中是否會(huì)發(fā)生同樣的缺陷和漏洞，兩者各有其優(yōu)缺點(diǎn)。反向測(cè)試過(guò)程主要的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是成本較低，只要 驗(yàn)證已知的可能發(fā)生的缺陷即可，但缺點(diǎn)是測(cè)試不完善，無(wú)法將測(cè)試空間覆蓋完整，無(wú)法發(fā)現(xiàn)未知的攻擊 手段。正向測(cè)試過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試比較充分，但工作量相對(duì)來(lái)說(shuō)較大

10、。因此，對(duì)安全性要求較低的軟件， 一般按反向測(cè)試過(guò)程來(lái)測(cè)試即可，對(duì)于安全性要求較高的軟件，應(yīng)以正向測(cè)試過(guò)程為主，反向測(cè)試過(guò)程為 輔。常見(jiàn)的軟件安全性缺陷和漏洞 軟件的安全有很多方面的內(nèi)容，主要的安全問(wèn)題是由軟件本身的漏洞造成的，下面介紹常見(jiàn)的軟件安全性 缺陷和漏洞。(1) 緩沖區(qū)溢出 緩沖區(qū)溢出已成為軟件安全的頭號(hào)公敵，許多實(shí)際中的安全問(wèn)題都與它有關(guān)。造成緩沖區(qū)溢出問(wèn)題通常有 以下兩種原因。設(shè)計(jì)空間的轉(zhuǎn)換規(guī)則的校驗(yàn)問(wèn)題。即缺乏對(duì)可測(cè)數(shù)據(jù)的校驗(yàn)，導(dǎo)致非法數(shù)據(jù)沒(méi)有在外部 輸入層被檢查出來(lái)并丟棄。非法數(shù)據(jù)進(jìn)入接口層和實(shí)現(xiàn)層后，由于它超出了接口層和實(shí)現(xiàn)層的對(duì)應(yīng)測(cè)試空 間或設(shè)計(jì)空間的范圍，從而引起溢出。

11、局部測(cè)試空間和設(shè)計(jì)空間不足。當(dāng)合法數(shù)據(jù)進(jìn)入后，由于程序?qū)?現(xiàn)層內(nèi)對(duì)應(yīng)的測(cè)試空間或設(shè)計(jì)空間不足，導(dǎo)致程序處理時(shí)出現(xiàn)溢出。(2) 加密弱點(diǎn) 這幾種加密弱點(diǎn)是不安全的：使用不安全的加密算法。加密算法強(qiáng)度不夠，一些加密算法甚至可以用窮 舉法破解。加密數(shù)據(jù)時(shí)密碼是由偽隨機(jī)算法產(chǎn)生的，而產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)的方法存在缺陷，使密碼很容易被 破解。身份驗(yàn)證算法存在缺陷?？蛻魴C(jī)和服務(wù)器時(shí)鐘未同步，給攻擊者足夠的時(shí)間來(lái)破解密碼或修改 數(shù)據(jù)。未對(duì)加密數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名，導(dǎo)致攻擊者可以篡改數(shù)據(jù)。所以，對(duì)于加密進(jìn)行測(cè)試時(shí)，必須針對(duì)這些 可能存在的加密弱點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。(3) 錯(cuò)誤處理 一般情況下，錯(cuò)誤處理都會(huì)返回一些信息給用戶，返回的出

12、錯(cuò)信息可能會(huì)被惡意用戶利用來(lái)進(jìn)行攻擊，惡意用戶能夠通過(guò)分析返回的錯(cuò)誤信息知道下一步要如何做才能使攻擊成功。如果錯(cuò)誤處理時(shí)調(diào)用了一些不該有的功能，那么錯(cuò)誤處理的過(guò)程將被利用。錯(cuò)誤處理屬于異?？臻g內(nèi)的處理問(wèn)題，異?？臻g內(nèi)的處理要 盡量簡(jiǎn)單，使用這條原則來(lái)設(shè)計(jì)可以避免這個(gè)問(wèn)題。但錯(cuò)誤處理往往牽涉到易用性方面的問(wèn)題，如果錯(cuò)誤 處理的提示信息過(guò)于簡(jiǎn)單，用戶可能會(huì)一頭霧水，不知道下一步該怎么操作。所以, 在考慮錯(cuò)誤處理的安全性的同時(shí)，需要和易用性一起進(jìn)行權(quán)衡。(4) 權(quán)限過(guò)大 如果賦予過(guò)大的權(quán)限，就可能導(dǎo)致只有普通用戶權(quán)限的惡意用戶利用過(guò)大的權(quán)限做出危害安全的操作。例 如沒(méi)有對(duì)能操作的內(nèi)容做出限制，就可能

13、導(dǎo)致用戶可以訪問(wèn)超出規(guī)定范圍的其他資源。進(jìn)行安全性測(cè)試時(shí) 必須測(cè)試應(yīng)用程序是否使用了過(guò)大的權(quán)限，重點(diǎn)要分析在各種情況下應(yīng)該有的權(quán)限，然后檢查實(shí)際中是否 超出了給定的權(quán)限。權(quán)限過(guò)大問(wèn)題本質(zhì)上屬于設(shè)計(jì)空間過(guò)大問(wèn)題，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要控制好設(shè)計(jì)空間，避免 設(shè)計(jì)空間過(guò)大造成權(quán)限過(guò)大的問(wèn)題。做好安全性測(cè)試的建議 許多軟件安全測(cè)試經(jīng)驗(yàn)告訴我們，做好軟件安全性測(cè)試的必要條件是：一是充分了解軟件安全漏洞，二是 評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)，三是擁有高效的軟件安全測(cè)試技術(shù)和工具。(1) 充分了解軟件安全漏洞Common評(píng)估一個(gè)軟件系統(tǒng)的安全程度，需要從設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和部署三個(gè)環(huán)節(jié)同時(shí)著手。我們先看一下Criteria 是如何評(píng)估軟件系

14、統(tǒng)安全的。首先要確定軟件產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的 Protection Pro) 。一個(gè) PP 定義了一類 軟件產(chǎn)品的安全特性模板。例如數(shù)據(jù)庫(kù)的PP、防火墻的PP等。然后，根據(jù)PP再提出具體的安全功能需求，如用戶的身份認(rèn)證實(shí)現(xiàn)。最后，確定安全對(duì)象以及是如何滿足對(duì)應(yīng)的安全功能需求的。因此，一個(gè)安 全軟件的三個(gè)環(huán)節(jié)，哪個(gè)出問(wèn)題都不行。(2) 安全性測(cè)試的評(píng)估當(dāng)做完安全性測(cè)試后， 軟件是否能夠達(dá)到預(yù)期的安全程度呢 ?這是安全性測(cè)試人員最關(guān)心的問(wèn)題，因此需要建立對(duì)測(cè)試后的安全性評(píng)估機(jī)制。一般從以下兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估。安全性缺陷數(shù)據(jù)評(píng)估。如果發(fā)現(xiàn)軟件 的安全性缺陷和漏洞越多，可能遺留的缺陷也越多。進(jìn)行這類評(píng)估時(shí)，必須建立基線數(shù)據(jù)作為參照，否則 評(píng)估起來(lái)沒(méi)有依據(jù)就無(wú)法得到正確的結(jié)論。采用漏洞植入法來(lái)進(jìn)行評(píng)估。漏洞植入法和可靠性測(cè)試?yán)锏?故障插入測(cè)試是同一道理，只不過(guò)這里是在軟件里插入一些有安全隱患的問(wèn)題。采用漏洞植入法時(shí)，先讓 不參加安全測(cè)試的特定人員在軟件中預(yù)先植入一定數(shù)量的漏洞， 最后測(cè)試完后看有多少植入的漏洞被