軟件安全性測試課件

1、軟件安全性測試軟件安全性測試software safety testing徐仁佐軟件工程國家重點實驗室(武漢大學)軟件安全性測試軟件的問題大多是因為“異?！币疖浖械摹斑吔缰怠眴栴} 控制參量 循環(huán)次數(shù)軟件安全性測試不少的事故是因為對“異常”注意不夠 試飛時的操縱桿問題設計異常 輸入時的小數(shù)點問題行為異常 數(shù)據(jù)類型錯誤使用異常軟件安全性測試出現(xiàn)故障以后,人們總愛說: “哎呀,真沒想到!”為什么事先沒想到呢?事后人們的表現(xiàn)后悔、懊惱軟件安全性測試人類總習慣于“正常思維”總是忽略對“異常”的警惕 其實,“異?！笔恰罢！钡膶α⒔y(tǒng)一, 是比“正?！狈懂牳蟮?、在設計、實現(xiàn)、測試軟件時應給予更多關注的

2、方面.軟件安全性測試“正?！狈懂燼ba: 正常域b: 全域b-a: 異常域軟件安全性測試軟件是什么? 軟件是將人類目前認為正確的知識,按計算機能理解的方式、按一定的語法規(guī)則,轉換成計算機可執(zhí)行的一系列指令,讓計算機代替人進行某些腦力勞動(如:計算、判斷、信息的存取與變換、信息交換,等).軟件安全性測試 如果將計算機的硬件及其外圍設備比做一個人的軀體和四肢，那么，計算機軟件就好比是人的神經、思想和靈魂.軟件安全性測試 我們能夠想象,如果一個人的身體某些器官工作不可靠，他還能夠應付外來的侵害嗎？軟件安全性測試 中文的“安全”一詞,在english中主要有兩個詞和它對應:safety: the co

3、ndition of being safe; freedom from danger, risk, or injury.security: freedom from risk or danger.軟件安全性測試 可見,僅用“security”不能涵蓋“安全”的全部含義. 必須增加“safety”的相應概念.軟件安全性測試safety: the condition of being safe 可靠性是其基礎 (修煉深厚內功)security: freedom from risk or danger robust是其基礎 (外習上乘武功)軟件安全性測試嚴重故障的后果: 生態(tài)環(huán)境的破壞財產的重大損失

4、寶貴生命的傷亡軟件安全性測試軟件安全性證明的兩個方面: 表明軟件的故障不可能發(fā)生,即,在采取 措施之后,軟件不可能進入不安全狀態(tài)或不可能導致系統(tǒng)進入不安全狀態(tài)(security). 表明即使發(fā)生軟件故障,該故障也不是危險的(safety).軟件安全性測試軟件安全性測試的任務:排除軟件中可能引發(fā)嚴重后果的錯誤.軟件安全性測試軟件安全性測試技術: 頂事件驅動的故障樹分析法.頂事件與頂事件表: 處于故障樹頂層的、嚴重后果的軟件故障,稱為頂事件. 所有頂事件的集合,稱為頂事件表.軟件安全性測試要求: 頂事件表中的每一個頂事件將有一個故障樹與之對應.軟件安全性測試軟件規(guī)模較小的故障樹的作法： 根據(jù)程序中

5、各語句的邏輯關系，分析頂事件的發(fā)生主要可能是哪些語句或模塊所造成的; 并進一步往下進行分析直到某條語句或某個條件時為止; 根據(jù)所有的邏輯關系就可以畫出它的故障樹. 軟件安全性測試 根據(jù)故障樹確定頂事件的發(fā)生是由哪條語句發(fā)生錯誤或哪些條件組合而引起的，我們就可以根據(jù)這些分析的結果著重設計軟件可靠性穩(wěn)定增長測試和軟件安全性測試的測試計劃，并進一步選取合適的測試用例集合。軟件安全性測試對大型軟件的安全性分析采取的辦法： 采取分層構造軟件故障樹的方法，也就是對程序的各個子功能模塊進行分析，這樣不僅建樹和分析比較容易，而且可以找出軟件的關鍵功能模塊，以便對其進行重點分析。 軟件安全性測試 大型軟件由很多

6、個功能模塊組成，軟件要執(zhí)行一定的任務，根據(jù)用戶的不同操作，軟件將調用不同的模塊。因而，應以功能模塊作為底事件進行故障樹分析。 采取“分而治之”的辦法，在不同的層次上進行分析和建立故障樹?！暗资录笔轻槍φ麄€軟件系統(tǒng)的模塊結構而言的，處于最下層的模塊均為底事件。 軟件安全性測試 在以功能模塊作為底事件進行分析時，同樣要確定一個系統(tǒng)的頂事件表。最后得出的故障樹也很大，不能直接看出哪個是關鍵的功能模塊。此時可采用最小割集法（一個最小割集代表系統(tǒng)的一種故障模式，即只要最小割集的事件發(fā)生，就會導致頂事件的發(fā)生），求出故障樹的最小割集，從而在最小割集中找出系統(tǒng)的關鍵功能模塊。軟件安全性測試 下一步是對關鍵

7、功能模塊進行分析。 利用前面所提到的代碼分析或其它軟件分析技術進行分析，找出可能導致關鍵功能模塊失效的原因。 根據(jù)故障重新計算頂事件的發(fā)生概率，達不到預定要求，則重新分析，根據(jù)變化了的情況重建故障樹（由于程序改動以及某些關聯(lián)的因素發(fā)生變化，因而第二次建的樹可能和第一次不一樣），對它進行分析，找出另一個可能引起頂事件發(fā)生的關鍵功能模塊。 有時需要反復多次。 軟件安全性測試 例：某應用軟件中，其中的一個部件由 七 個 模 塊 組 成 ， 分 別 設 為x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7。 各 模 塊 的 失 效 概 率 為 ：fx1=fx2=0.01、fx3=0.004、fx4=0.007、fx5=fx6=0.02、fx7=0.03(此數(shù)據(jù)可由軟件可靠性分配或通過軟件可靠性預計得到),經過采用上述的方法進行分析，得到故障樹，如下圖所示。軟件安全性測試軟件安全性測試 從以上的分析可以看出，k2割集的故障發(fā)生概率最大，其次為k1，這和定性分析的結果有一定的相似性。由于各底事件的故障較小，因而系統(tǒng)的故障概率可近似計算為各最小割集故障概率之和，即