基于有限狀態(tài)機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議半合法化模糊測(cè)試用例生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模糊測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于有限狀態(tài)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)協(xié) 議半合法化模糊測(cè)試用例生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模糊測(cè)試對(duì)安全研究者來說是最感興趣的模糊測(cè)試類型，不僅因?yàn)樗l(fā) 現(xiàn)的漏洞通常具有較高級(jí)別的危險(xiǎn)程度，而且還由于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在互聯(lián)網(wǎng)通信中被廣泛應(yīng) 用，一旦被發(fā)現(xiàn)漏洞，受到威脅的范圍將會(huì)很廣。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模糊測(cè)試用例生成方法是模糊測(cè) 試過程中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，測(cè)試用例的生成和選擇直接影響模糊測(cè)試的質(zhì)量。
[0003] 在模糊測(cè)試方面，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110391886. 3的發(fā)明專利"模糊測(cè)試的方法、裝 置和系統(tǒng)"提出了通過將多個(gè)測(cè)試用例輸入待測(cè)目標(biāo)，根據(jù)響應(yīng)信息對(duì)測(cè)試用例進(jìn)行分類， 再分別生成不同分類的新測(cè)試用例的方案。
[0004] 申請(qǐng)?zhí)枮?00910131169. X的發(fā)明專利"一種產(chǎn)生測(cè)試用例的方法及裝置"首先根 據(jù)預(yù)先設(shè)置的測(cè)試用例生成規(guī)則進(jìn)行窮舉，得到大量測(cè)試用例，然后根據(jù)測(cè)試用例之間的 近似程度刪除多余的測(cè)試用例，從而得到既符合測(cè)試要求，又不包含冗余的測(cè)試用例。
[0005] 申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110085863. X的專利"不變量指導(dǎo)的隨機(jī)測(cè)試用例自動(dòng)化生成方 法"，在獲得程序源代碼的情況下，利用程序的不變量對(duì)測(cè)試用例進(jìn)行過濾，以降低生成的 測(cè)試用例集的冗余率。
[0006] 在測(cè)試用例生成方面，申請(qǐng)?zhí)枮?00710177534. 1的發(fā)明專利"軟件測(cè)試用例自動(dòng) 生成方法及系統(tǒng)"，對(duì)待測(cè)軟件源程序進(jìn)行詞法分析及語義分析，生成待測(cè)軟件的抽象語法 樹和流程圖，通過遍歷抽象語法樹和流程圖識(shí)別輸入、輸出變量，從而生成測(cè)試用例。
[0007] 申請(qǐng)?zhí)枮?01110306942. 9的發(fā)明專利"一種基于擴(kuò)展有限狀態(tài)機(jī)可行路徑分析 的測(cè)試用例自動(dòng)生成方法";基于擴(kuò)展有限狀態(tài)機(jī)可行路徑分析，結(jié)合靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分 析技術(shù)來找到一個(gè)較小的可行路徑集合達(dá)到指定的路徑覆蓋準(zhǔn)則，提高了測(cè)試用生成的效 率。
[0008] 現(xiàn)有的測(cè)試用例縮減技術(shù)更多的是針對(duì)程序的源代碼，這樣的方法并不適用于網(wǎng) 絡(luò)協(xié)議模糊測(cè)試，比如利用程序的不變量對(duì)測(cè)試用例進(jìn)行縮進(jìn)，它的前提條件是要獲得程 序的源代碼，這在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模糊測(cè)試過程中是不可能達(dá)到的；在提高生成的測(cè)試用例集質(zhì) 量和效率方面，成型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模糊器雖然能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模糊測(cè)試，但是在測(cè)試過程 中由于采用硬編碼方法，如Peach、ProtoFuzz等，導(dǎo)致測(cè)試用例集不夠智能化。此外，機(jī)械 式地隨機(jī)變異會(huì)產(chǎn)生大量冗余測(cè)試用例，造成測(cè)試用例集的效率不高，并且存在著測(cè)試用 例集的空間有可能發(fā)生"爆炸式"增長的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 有鑒于此，本發(fā)明提供了基于有限狀態(tài)機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議半合法化模糊測(cè)試用例生成方 法，能夠獲得更細(xì)粒度的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模糊測(cè)試用例，生成的測(cè)試用例更能繞過數(shù)據(jù)驗(yàn)證層觸 發(fā)漏洞，提高了生成的模糊測(cè)試用例的質(zhì)量。
[0010] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為包括如下步驟：
[0011] 步驟一：在基于有限狀態(tài)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)約，解析協(xié)議交互過 程，構(gòu)建基于有限狀態(tài)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型：
[0012] 基于有限狀態(tài)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型為Pfsni=〈S。，S，M，F(xiàn)，L>，其中：
[0013] S。表示有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)集合的初始狀態(tài)；
[0014] S = {s。，S1, S2, ···，sn J，表示整個(gè)有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)集合，其中s。~sn i表示η個(gè) 狀態(tài)。
[0015] M = {m。，Hi1, m2，…，Hini J，表示促使有限狀態(tài)機(jī)發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移的協(xié)議消息集合，其中 m〇~m m i表示m個(gè)協(xié)議消息。
[0016] F為狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)，表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑（Sl，mj，sk); i ε [0, n_l]，j ε [0, m_l]，k ε [0, n_l] 〇
[0017] L = {1。，I1, I2, ···，In J是狀態(tài)轉(zhuǎn)換路徑的標(biāo)記變量，表示是否已被進(jìn)行過模糊測(cè) 試，默認(rèn)值為false。
[0018] 步驟二：建立針對(duì)有限狀態(tài)機(jī)的完整的測(cè)試序列，該測(cè)試序列為一個(gè)由有限狀態(tài) 機(jī)中所有狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑組成的集合。
[0019] 步驟三：構(gòu)造協(xié)議消息叫變異后的畸形協(xié)議消息集合{~mdl，~md2，~m d3,…，~ mdp}，其中p為m/變異后的畸形協(xié)議消息數(shù)量；其中d為正整數(shù)且取遍區(qū)間[0, m-1]。
[0020] 構(gòu)造協(xié)議消息m/變異后的畸形協(xié)議消息集合時(shí)，將協(xié)議消息采用四層結(jié)構(gòu)表示， 四層從上至下分別為：狀態(tài)表示層、消息類型表示層、消息表示層、子協(xié)議域表示層；其中 狀態(tài)表示層用于表示在該協(xié)議消息叫所促使的狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑中的前后兩個(gè)狀態(tài)，消息類型 表示層用于表示該協(xié)議消息叫所屬的消息類型，包括請(qǐng)求類消息request和應(yīng)答類消息 response，消息表示層包括組成協(xié)議消息md的所有的數(shù)據(jù)類型，子協(xié)議域表示層表示按照 協(xié)議規(guī)約進(jìn)行劃分后得到的組成協(xié)議消息的各個(gè)子結(jié)構(gòu)；對(duì)于協(xié)議消息m d，可能有P個(gè)約 束條件制約著，在生成協(xié)議消息md的半合法畸形協(xié)議消息時(shí)，僅僅改變P個(gè)約束條件中的 一個(gè)、其他約束條件不變，得到一個(gè)m/變異后的畸形協(xié)議消息，由此共獲得關(guān)于個(gè)變 異后的畸形協(xié)議消息集合{~m dl，~md2,~md3,…，~mdp}。
[0021] 步驟四：從叫的畸形協(xié)議消息集合中順次選取~mdl至~mdp中的一個(gè)用于替代完 整的測(cè)試序列中的m d，獲得一個(gè)關(guān)于^的模糊測(cè)試序列，則共獲得P個(gè)關(guān)于m d的模糊測(cè)試 序列。
[0022] 順次取d = 0, 1，……，n-l，獲得關(guān)于m。~mn i的所有模糊測(cè)試序列。
[0023] 步驟五：將步驟四中所生成的所有的模糊測(cè)試序列作為模糊測(cè)試用例。
[0024] 進(jìn)一步地，在建立基于有限狀態(tài)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型時(shí)，進(jìn)一步增加 L = {1。，I1,12，…，In J作為狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑的標(biāo)記變量，與狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑一一對(duì)應(yīng)，表示是否已 經(jīng)進(jìn)行過該狀態(tài)轉(zhuǎn)移，初始值設(shè)定為false。
[0025] 則在進(jìn)行一個(gè)關(guān)于叫的模糊測(cè)試序列的生成過程中，判斷當(dāng)前序列中每條狀態(tài)轉(zhuǎn) 移路徑對(duì)應(yīng)的標(biāo)記變量，若為false，則將該條狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑生成至前序列中，并將其標(biāo)記 變量置為true。
[0026] 若為true，則在當(dāng)前序列中不再生成該條狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑，并保持其標(biāo)記變量為 true不變。
[0027] 有益效果：
[0028] (1)本發(fā)明通過在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議狀態(tài)機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議依據(jù)協(xié)議規(guī)約進(jìn)行細(xì)粒度 的結(jié)構(gòu)劃分，并由于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的復(fù)雜性，以及為了更加完整地描述適用于模糊測(cè)試需求的 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型，達(dá)到從更細(xì)粒度的方面構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模糊測(cè)試用例，生成的測(cè)試用例更能 繞過數(shù)據(jù)驗(yàn)證層觸發(fā)漏洞，提高了生成的模糊測(cè)試用例的質(zhì)量。
[0029] (2)基于有限狀態(tài)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)則樹，在生成具體的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模糊測(cè)試用例時(shí)， 提出了狀態(tài)轉(zhuǎn)換路徑"標(biāo)記"算法，使得在生成測(cè)試用例時(shí)避免了冗余測(cè)試用例，在一定程 度上減小了測(cè)試用例集的大小。
【附圖說明】
[0030] 圖1為實(shí)施例中網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有限狀態(tài)機(jī)示意圖；
[0031 ] 圖2為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議狀態(tài)規(guī)則樹示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0033] 實(shí)施例1、基于有限狀態(tài)機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議半合法化模糊測(cè)試用例生成方法，包括如下步 驟：
[0034] 步驟一：在基于有限狀態(tài)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)約，解析協(xié)議交互過 程，構(gòu)建基于有限狀態(tài)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型：
[0035] 基于有限狀態(tài)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型為Pfsni=〈S。，S，M，F(xiàn)，L>，其中：
[0036] S。表示有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)集合的初始狀態(tài)；
[0037] S = {s。，S1, S2,…，sn J，表示整個(gè)有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)集合，其中s。~sn i表示η個(gè) 狀態(tài)；
[0038] M = {m。，Hi1, m2，…，Hini J，表示促使有限狀態(tài)機(jī)發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移的協(xié)議消息集合，其中 m〇~m m i表示m個(gè)協(xié)議消息；
[0039] F為狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)，表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑（SD1^sk); i e [0, n_l]，j e [0, m_l]，k e [0, n_l];
[0040] L = {1。，I1, 12, ···，In J是狀態(tài)轉(zhuǎn)換路徑的標(biāo)記變量，表示是否已被進(jìn)行過模糊測(cè) 試，默認(rèn)值為false ;
[0041] 例如本實(shí)施例中給出了一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有限狀態(tài)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)移示意圖，如圖1所示。
[0042] 步驟二：建立針對(duì)有限狀態(tài)機(jī)的完整的測(cè)試序列，該測(cè)試序列為一個(gè)由有限狀態(tài) 機(jī)中所有狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑組成的集合。
[0043] 例如，該序列為t = sk);其中i取遍[0，η-1]中的整數(shù)，j取遍[0，m-l] 中的整數(shù)，k取遍[0, n-1]中的整數(shù)}。
[0044] 步驟三：構(gòu)造協(xié)議消息叫變異后的畸形協(xié)議消息集合{~mdl，~md2，~m d3,…，~ mdp}，其中p為m/變異后的畸形協(xié)議消息數(shù)量；其中d為正整數(shù)且取遍區(qū)間[0, m-1]。
[0045] 構(gòu)造協(xié)議消息m/變異后的畸形協(xié)議消息集合時(shí)，在基于有限狀態(tài)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的 基礎(chǔ)上依據(jù)協(xié)議規(guī)約，對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行細(xì)粒度的結(jié)構(gòu)劃分，即從上至下分為四層：狀態(tài)表示 層、消息類型表示層、消息表示層、子協(xié)議域表示層。
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