如何进行软件安全问题测试

质量保证活动是软件开发过程中的重要环节，而软件测试是软件质量保证的关键手段。实际上，软件测试的工作量，在软件开发过程中占据较大的一部分，测试做得好，会大大降低维护的成本。测试的主要目标是找到软件中存在的错误。随着应用越来越广泛，软件的安全性也就成为软件的关键质量指标，因此，针对安全问题的测试显得更为重要。

软件安全测试，是在充分考虑软件安全性问题的前提下进行的测试。普通的软件测试的主要目的是：确保软件不会去完成没有预先设计的功能，确保软件能够完成预先设计的功能。安全测试更有针对性，可能采用一些和普通测试不一样的测试手段，如攻击和反攻击技术。实际上，安全测试就是一轮多角度、全方位的攻击和反攻击，其目的就是要抢在攻击者之前尽可能多地找到软件中的漏洞，以减小软件遭到攻击的可能性。

安全测试基于软件需求说明书中关于安全性的功能需求说明，测试的内容主要是软件的安全功能实现是否与安全需求一致。通常情况下，软件的安全需求包括：

●数据保密和完整可用。

●通信过程中的身份认证、授权和访问控制。

●通信方的不可抵赖。

●隐私保护、安全管理。

●软件运行过程中的安全漏洞等。

以一个Web网站为例，需要考虑的问题见表3-1。

表3-1 Web网站需要考虑的安全问题

软件安全测试和一般的测试具有很大的区别。一般测试主要是确定软件的功能能否达到，如果没有达到，就进行修改，其任务具有一定的确定性。而安全测试主要是检查软件所达到的功能是否安全可靠，需要证明的是软件不会出现安全方面的问题，如数据被篡改、非授权访问和遭受DoS攻击等。

软件的安全测试，一般根据设计阶段的安全威胁模型来实施。

软件安全测试的过程可以分为以下几个步骤。

（1）基于前面设计阶段制定的安全威胁模型，制定测试计划

该过程一般基于威胁树，以针对用户密码安全的威胁树为例，如图3-1所示，测试计划就可以基于密码可能遭受的各种攻击进行制定。

（2）将安全测试的最小组件单位进行划分，并确定组件的输入格式

实际上，和传统的测试不同，安全威胁模型中，并不是所有的模块都会有安全问题，因此，只需将需要进行安全测试的某一部分程序取出来进行测试，将安全测试的最小组件单位进行划分。此外，每个组件都提供了接口，也就是输入，在测试阶段，测试用例需要进行输入，就必须将每个接口的输入类型、输入格式等都列出来，便于测试用例的制定。这些输入包括Socket数据、命令行和串口等。(www.xing528.com)

（3）根据各个接口可能遇到的威胁或者系统的潜在漏洞，对接口进行分级

在该步骤中，主要是确定系统将要受到的威胁的严重性，将比较严重的威胁进行优先测试。这个严重性的判断，应该来源于安全威胁模型。可以通过很多方法对接口受到的威胁进行分级。例如，可以采用一种积分制方法，对各个接口可能受到的各种安全威胁进行积分，最后累加，优先测试那些分数较高的接口。

（4）确定输入数据，设计测试用例

每一个接口可以输入的数据都不相同，由于安全测试不同于普通的测试，因此还要更加精心地设计测试用例。有时还要精心设计输入的数据结构，如随机数、集合等，都必须是为安全测试服务的。

在测试用例的设计过程中，必须了解安全测试实际上是对程序进行的安全攻击，因此，不但数据本身需要精心设计，测试手段也要精心设计。例如，在缓冲区溢出的测试中，必须精心设计各种输入，从不同的方面来对程序进行“攻击”。如上文Web网站中可以设计的测试用例见表3-2（这里仅列出测试的手段）。

表3-2 Web网站需要进行的测试

（5）攻击应用程序，查看其效果

用设计的测试用例来“攻击”应用程序，使得系统处于一种受到安全威胁的状态，从而得到输出。

（6）总结测试结果，提出解决方案

在本过程中，将预期输出和实际输出进行比较，得出结论，写出测试报告，最后提交给相应的人员，进行错误修改。

以上是测试的过程。近年来，关于安全性测试，还研究出一些新的成果，如借助计算机进行自动测试。这些成果主要包括以下几种：

1）用形式化方法进行安全测试。该方法用状态迁移系统描述软件的行为，将软件的功能用计算逻辑和逻辑演算来表达，通过逻辑上的推理和搜索，发现软件中的漏洞。

2）基于模型的安全功能测试。在该方法中，首先对软件的结构和功能进行建模，生成测试模型，然后利用测试模型导出测试用例。该方法的成功与否，取决于建模的准确性，对身份认证、访问控制等情况下的安全测试比较适用。常用模型有UML模型、马尔可夫链模型等。

3）基于输入语法进行测试。接口的输入语法定义了软件接受的输入数据的类型、格式等。在该类方法中，首先提取被测试接口的输入语法，如命令行、文件、环境变量、套接字，然后根据这些语法生成测试用例。此类测试方法比较适用于被测试软件有较明确的接口语法的情况，范围较窄。

4）采用随机方法进行测试。该方法又称模糊测试。将随机的不合法数据输入到程序中，有时能够发现一些意想不到的错误。此类方法在安全性测试中越来越受到重视。

软件测试是软件工程研究中比较活跃的一个分支，也受到越来越多学者的重视。