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基于SDL的软件安全测试方法研究

文档作者：王志皓赵保华赵婷文档来源：中国电力科学研究院信息安全实验室		点击数：	更新时间： 2021年07月13日
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ELECTRIC POWER IT
中图分类号:TP311文献标志码:B文章编号1672-4844(201211-008-04
基于SDL的软件安全测试方法研究
王志皓,赵保华,赵婷
中国电力科学研究院信息安全实验室,北京100192)
摘要:提出了一种基于软件安全开发生命周期SDL)的软件安全测试方法,把现有单一的软件
安全测试环节变为有计划的安全测试设计安全编码测试、安全审计测试和上线安全测试的过
程,并给出了详细的模块设计和方法分析。与传统方法相比,这种系统化的安全测试思想可以有
效地降低软件成型后的测试成本,减少测试后补丁的研发数量,从而进一步提高开发效率。
关键词:生命周期;安全测试设计;安全编码测试;安全审计测试;上线安全测试
特别
推0引言
也存在2个严重的问题:①软件个重要贡献。SDL是集成了软件
荐
开发完成后测试出缺陷后需要补的可用性、可靠性、隐私性和安全
信息技术的高速发展使得世丁或升级来进行弥补,然而这种性的理论模型,SDL的原理示意
界的联系比以往任何时候更加紧方法不能从根本上解决软件的安如图1所示
密,这种趋势随着时间逐渐加深,全问题②软件安全测试的时
认证机制
同时也给软件安全带来严峻的威间越接近开发的尾声耗费的成本
胁和挑战。软件安全测试技术从和代价就越大测试投入了大量隐私性
一安全性
各种应用软件的诞生之日起就伴精力为了弥补缺陷进行再次开
SQL注
随着日益增长的安全漏洞攻击事发,疑会成为软件开发的梏。
引入攻击
件不断地发展成熟。目前业界一为了解决这2个问题,文章提出自重启
般都遵循测试的“V模型”,包括了一种基于软件安全开发生命周
单元测试、集成测试、系统测试、系期的安全测试方法,将软件安全可靠性
质量
断电拒绝服务
统集成、验收和适应性测试等5个测试作为一个周期性的工作嵌人
图1SDL原理示意
测试级别。具体测试手段主要开发的每个环节,在确保软件安
 Fig.1 Schematic diagram of SDL
有黑盒测试和白盒测试,测试技术全的前提下逐步提高软件安全开
主要有渗透测试、模糊测试、压力发的效率。
图1中的并集表示漏洞存在
测试源代码安全测试等。
2个以上的安全隐患,例如SQL
然而,无论这种典型的测试1软件安全开发生命周期
注入漏洞既属于安全问题也属于
模型,还是多样化的测试手段和软件安全开发生命周期(Secu-隐私问题。余集表示存在安全冲
技术往往都是针对开发完成后或 rity Developing Lifecycle,SDL)突的问题,例如认证机制提高了
开发过程中的某一环节进行的,是微软继2002年提出可信计算理软件的安全性,但违反了隐私性
虽然能发掘部分漏洞和缺陷但念后对软件安全开发做出的另一的原则。最外面的圆表示软件的
8012年第10卷第11期
 ELECTRIC POWER IT
 ELECTRIC POWER IT.
质量,其外面的部分表示无关于
表1传统的软件开发生命周期与SDL的对照
质量的安全问题,但只有软件的Tab.1 Comparison of the traditional software development life cycle with SDL
安全性、可靠性和隐私性共同提
传统软件开发生命周期
软件安全开发生命周期
高,软件的质量才会得到质的提
教育和意识
项目启动
动
项目启动
升,软件的安全才得以保障。
定义并遵从最佳设计实践
SDL并不只是关于软件安
产品风险评估
全开发的理论,而是软件安全检
测人员和开发人员长期交流不
风险分、工具和最佳家
创建安全文档、工具和最佳客户实践
断改进软件开发生命周期形成
采购/开发
安全编码策略
安全测试策略
的具有可操作性的实践指南,相
安全推进活动
比传统的软件开发生命周期,
最终安全评审
SDL划分了更为细致的13个阶
安全响应规划
段(见表1),从软件开发项目的
实施
产品发布
启动阶段到产品上线运维的整个
运行/维护
废弃
安全响应执行
过程都给出了清晰的定义,将源
于实际工作中的经验浓缩成切
实的步骤指导软件安全开发的2.1安全测试设计
全测试技能教育,这也是最容易
过程。
图2的测试流程是建立在测被忽略的一个环节,然而,只有富
2基于SDL的软件安全测试试人员丰富的测试经验的基础之有经验的测试人员才能得出精确特
方法
上的一个过程,而SDL给出了一的测试结果。所以在测试之前,
个总结和传递经验的启示—安首先要保证安全测试人员对于技推
基于SDL的软件安全测试
技术并不是要摒弃现有的安全测
安全测试技能教育
试技术,相反,SDL中的安全测
试策略环节是对现有安全测试技
安全测试设计
受攻击面分析测试
术的继承和总结
大量的软件安全测试证明,
威胁建模分析测试
软件开发完成后进行安全测试
所花费的成本要远远高于软件
源代码安全漏洞测试
开发初期就将测试引入所花费的
安全开发测试
软件安全集成测试
成本。然而,传统的软件开发生
命周期中没有涉及对于安全的考
比对和修正测试计划
虑,对于在开发初期就引入安全
测试的方法更是无从下手,为了
安全审计测试
校验测试工具的安全性
解决这种弊端,结合对整个SDL
周期进行研究和分析,文章提出
整理测试结论和报告
了一种基于整个SDL过程的软件
接受软件安全漏洞反馈
安全测试方法,按照SDL过程的
上线安全测试
不同阶段分为了安全测试设计、
进行维护测试整改漏洞
安全开发测试、安全审计测试、上
线安全测试4个模块,每个模块
图2基于SDL的软件安全测试方法模型
下又细分了几个子模块(见图2)
 Fig. The model of software security test based on SDL
2012年第10卷第11期
 ELECTRIC POWERIT9
 ..ELECTRIC POWER IT
能的熟练性
°
改过程
基于SDL的软件安全测试
技术不再是一个传统的测试环
节,它包含了在设计阶段对于软
状态受损
提供伪造凭证
件受攻击面的分析和威胁建模分
改子
改子
析的内容,在整个安全开发生命
过程
周期的初期根据软件的安全需求
制定合理的测试计划,这也是现
有的安全测试中所不具备的一
输验访问
调用链检查失败
假冒外
证失败
内存
个关键环节。现有的安全测试
部实体
过程只是对成型的软件进行直
接的工具扫描和人工分析,整个
 caller
过程具有比较极端的盲目性和
图3篡改过程威胁树模型示意
被动性,容易遗漏或错报软件的
 Fig. 3 Threat tree model of the tempering process
安全风险,基于SDL的软件安全
测试方法可以用威胁树模型进修复程度,从而发现信息系统中疏漏了测试出的某些缺陷。
行测试计划中测试元素的预估,的脆弱性。③运行时验证:用来2.3安全审计测试
算改过程威胁树模型示意如图3完成常规运行中的测试和日志的SDL相比传统的软件开发生
所示。
特别
分析。可以使用缺陷分类表来实命周期最显著的安全环节就是安
图3中的叶节点即为预计的现对测试出缺陷的统计,通过相全审计阶段,安全审计测试的主
推软件潜在的安全隐患,据此可以应的测试方法修复发现的缺陷。要任务有3方面①比对和修正
荐制定初步的安全测试计划,使测模糊测试客户端代码缺陷分类见测试计划测试计划并不是制定
试工作的开展可以有的放。
表2所列。
了就不会变更的,事实上之所以
2.2安全开发测试
应当注意的是,表中的分类在设计阶段提出根据威胁模型建
安全开发测试阶段主要包项应当尽可能地以缺陷的最小界立的计划为初步的计划,就是为
括编码阶段的源代码安全扫描限为准,以免由于类别的划分而了在测试不断推进的过程中根据
和软件安全集成测试2个阶段。
有
表2模糊测试客户端代码缺陷分类
静态的源代码扫描工具主要有
 Tab.2 Client-side code defect classification for fuzzy test
 Checkmarx、 Fortify等,在编码
分类
的过程中对软件进行源代码扫描
写人 Acess Violation
分析,这种针对软件底层的单元
必须修复
 Extended Instruction Pointe-t(eip)寄存器读取A
测试在开发中进行可以帮助程序
大内存分配
员迅速找出编码过程中的安全缺
整型溢出
陷,及时整改以避免造成不可弥
自定义异常
其他可能导致崩溃的系统级异常
补的漏洞。
必须调查
(可能需要修复)当eX很大时使一个e取 Access Viola
SDL的安全测试策略主要
包括3种测试方法。①模糊测试:
当 ECXEDVESI寄存器被用于REP指令时使用MOV读取 ccess
构造大量畸形数据进行解析,同
 violation
时还包含了对网络协议以及未经
其他代码区域未覆盖到的读取 Acess Violation
信任的访问产生的代码的测试。
②渗透测试:主要用来测试网络、
非敏感性安全问题堆空间消耗异常
(潜在的可靠性问题)空间反向引用
主机系统的操作配置以及补丁的
 DividedByZero
102012年第10卷第11期
 ELECTRIC POWER IT
 ELECTRIC POWER IT
实际结果不断修订测试计划,以低参与漏洞的影响。由于软件开3] WYSOPAL.软件安全测试艺术M北
保证测试进度对开发起到促进作发仅仅基于现有的安全最佳实践京:机械工业出版社,2007
用,比对修正测试计划主要包括活动,而新的安全研究和攻击方
对软件测试整改后受攻击面的重式却永无止境,所以安全问题和
责任编辑邹海彬
估和威胁模型的重建。②对工具漏洞是不能被彻底消除的。
收稿日期:2012-09-30
有效性的测试。工具有效性测试
对于软件安全测试,虽然需
主要是检查工具本身的安全性和要安全工具来完成重复机械的劳
功能是否运行正常,可以根据安动,但不能过分地依赖工具而不
全配置向导的内容对工具的安全去进行人工分析。文章提出的基
性进行测试,如不必要的端口是于软件安全开发全生命周期的安
否关闭,不必要的服务是否终止,全测试方法借鉴了SDL中对于
端口是否有安全限制或者约束全生命周期的安全考虑,把现有
作者简介:
等,并制定相应的审计测试策略。盲目的软件安全测试环节变为
③整理测试结论和报告,将测试有计划的安全测试设计、安全编
王志皓(1987-),男,山东惠
的结果进行整理总结。
码测试、安全审计测试和上线安
民人,助理工程师,从事软件安全
2.4上线安全测试
全测试的过程,紧密联系软件安测试方法和软件安全生命周期的
对基于SDL的安全测试方全开发的各个环节,从本质上确
理论研究和应用工作;
法来说,测试并非终止于产品的保安全测试的主动性和软件的安
赵保华(1984-),男,北京人,
发布,在软件产品上线以后,需要全性。
工程师,从事信息安全产品研发
和技术研究、电力系统安全接入
其进行安全测试确认,对存在的参考文献:
平台、可信计算技术的研究和应
特别推
安全缺陷进行补救。
达斯,有效软件测试M北京:清华大学用工作
出版社2003
3结语
赵婷(1981-),女,辽宁沈阳
 [2) HOWARD M, LIPNER S. The security
人,工程师,从事信息安全技术、
软件安全开发生命周期的应 lifecycle SDL: process for developing通信网安全技术和电力系统自动
用主要有2个目的:一是减少安 demonstrably more secure software化技术的研究和应用工作
全漏洞与隐私影响数量;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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