试析软件开发生命周期各阶段的应用软件安全性

论文关键词：网络应用软件　软件开发生命周期osd动　安全性测试　项目设计　单元测试　集成测试　验收侧试
　　论文摘要:文章论述了软件开发生命周期中每个阶段添加的一系列关泣安全性的活动，提出将安奋浏试整合到软件开发生命周期中，分析了软件安全性浏试片祠试人员的要求，并以一个sql注入实例来具体说明安全性浏试在软。
　　信息网络安全事件发生比例的不断攀升、病毒利用软件漏洞猖狂地传播使得人们越发认识到信息安全的重要性。一般认为，传统的信息安全技术可以借助防火墙(包括软件和硬件防火墙)审核通过网络的报文、限定用户的访问权限等来防止非授权用户对重要数据的访问，但是这一观点是建立在软件安全基础上的。网络应用软件需要暴露在网络环境下，并且授权外部用户可以透过网络来访问此软件。通过网络，攻击者有机会接触到软件，如果软件本身存在漏洞，那么所有的防火墙就形同虚设。暴露于网络的应用软件往往成为被攻击的目标，是网络应用软件安全的重灾区。美国国家标准与技术研究院(nist)2002年的一项研究表明，美国花费在软件缺陷方面的费用达到595亿美元。公安部2008年全国信息网络安全状况与计算机病毒疫情调查分析报b说明，在发生的安全事件中，未修补或防范软件漏洞仍然是导致安全事件发生的最主要原因。
　　1安全测试的定义
安全测试是鉴别信息系统数据保护和功能维护的过程。安全测试需要涵盖的6个基本安全概念是:保密性、完整性、权限(身份验证)、授权(权限分配)、可提供性、不可抵赖性阴。软件开发商都存在解决安全威胁方古的问题。对软件开发商来说，安全性是其核心要求，这是由市场力量所驱动，也是由保护关键基础结构及建立和保持计算的广泛信任的需要所决定的。所有软件开发商面对的一个主要挑战就是创建更加安全的软件，使其不需要频繁地通过修补程序进行更新。软件安全已经成为评判软件质量的一个重要标准，软件安全测试则成为保证软件产品能够符合这一标准的重要手段。软件的安全性测试主要是测试在正常和非正常情况下，软件能否对数据进行安全有效的操作。
　　2软件开发生命周期流程(参见图1)

对于软件行业来说，要满足当今提升安全性的需要，软件供应商必须转为采用一种更严格的、更加关注安全性的软件开发流程。这种流程旨在尽量减少设计、编码和文档编写过程中存在的漏洞，并在软件开发生命周期中尽可能早地检测到并消除这些漏洞。用于处理来自internet的输人、控制可能被攻击的关键系统或处理个人身份信息的企业和消费者软件最需要实施这种流程。在很多实际的软件开发项目中，安全测试已经成为sdl一个不可或缺的组成部分，并成为整个项目过程中的长期任务。黑盒一白盒测试方法往往执行在产品递交客户之前，但有的甚至在投人使用之后都未进行安全检测和风险评估;在一些安全性要求较高的项目中，虽然将安全风险评估纳人预算，但在实际操作中却对其并未作过多考虑。这样，所导致的直接后果是在开发工作几近完成的情况下进行问题分析处理所造成的成本将远远大于在软件开发阶段进行缺陷修改的成本。即便是从充分利用现有的有限资金和资源的角度来考虑，也有必要将安全测试囊括到sdl中。这样做虽然不能取代软件开发后期的渗透测试和脆弱性测试，却可以有效减少后者在施过程中的投人。

开发人员应该根据客户的功能需求来制定相应的安全规约，利用内建的明确的控制机制来降低安全风险。开发人员可以根据风险评估的结果来确定测试项目:软件能否可靠运行(safety)以及软件运行结果是否可靠(security)。
软件开发生命周期((sdl)中常用的测试方法有:单元测试、集成测试和验收测试。
　　2.1需求、设计阶段—安全性分析
在软件项目的设计过程中，人们往往只是关注系统的特性和功能，而没有充分考虑其他重要的非功能问题(例如性能、可用性、平台支持、安全，及要在稍后的软件开发生命周期中需要解决的安全性)，导致了项目中许多不必要的波动和延迟。由于安全性分析影响了整个的设计和架构，因此应该在项目设计阶段充分地审查和了解它们。
安全性考虑包括一系列问题，例如访问控制和授权、敏感数据的适当处理、数据和存储器访问的适当使用，以及加密方法。一些安全性需求不是非功能的需求，如所实施的加密类型。另外，许多安全性需求是更直接地面向用例的，并且需要定义主要场景，以及定义备选路径和异常路径。在没有将功能的和非功能的需求适当地定义及并人软件中的情况下，编码错误和设计缺陷会表现出关键的信息和操作处于危险。我们应该像对待其他的需求那样处理安全性需求，并将安全性需求划分出优先级，设定范围，同时作为整体用例和功能需求的一部分进行管理。
　　2.2实施阶段—单元测试
受测试方式的影响，开发者对软件安全风险的评估不可能面面俱到。最典型的就是在代码设计阶段，开发者可以通过单元测试来检验代码行为，这些结果都是可以预知的，但是受到范围的局限，不能测试这些类或者模块集成后的行为。
实施单元测试可以从软件基本单位(单个类)的检测上保证输人的有效性;在可能出现恶意攻击的地方，也可以利用这一思想来组织针对单个类或者方法的单元测试，从而组织起软件内部的纵深防御策略，防止恶意行为对软件安全造成的损害。但是，这一方法将软件各组件进行强制孤立，因此对于因大量组件交互而引起的软件缺陷，利用此种方法无法检测。
单元层的安全测试比较适合于防止缓冲区溢出，格式化字符串以及数据缺失的审核。
　　2.3验证阶段—集成测试
在集成层，软件的整体安全属性变得可见和可测试，使得这一层的可测试属性数量相对单元层而言要多得多，但是对于跨站脚本和网络服务器提供的一些服务(例如安全套接层ssl和url过滤)的测试，存在一定的困难。我们可以将实际案例和风险分析的结果作为组织集成测试的指南。
集成测试要求测试人员通过安全测试培训，并且是有熟练技术的软件开发人员。
在这一层，我们可以开展诸如注人缺陷验证、旁路验证以及访问控制等方面的安全测试，来源于外部代码的安全审查结果也应该以集成测试的方式加以确认。
　　2.4发布阶段—验收测试
验收测试是软件产品交付客户之前的最后一个测试阶段，是在真实的测试环境中，利用基于恶意事件的安全检测模板，测试在典型的渗透活动中可被识别的安全缺陷。验收测试的这一特性(基于安全检测模板)，使得我们可以借助于强大的自动化测试软件进行检测，并且可以用验收测试的结果来完善渗透测试报告内容，从而有助于开发人员理解软件的脆弱性以及针对软件脆弱性所采取的补救措施是否有效。
验收测试针对软件的外部api，因此不如单元测试和集成测试松散，并且只能测试当前已知且暴露的漏洞或者缺陷。非定制的商业软件重新设计的关键功能或者其他改变都会影响到软件的整体安全性，因此，如果改变会使得软件产生不可预知的缺陷，针对这些缺陷的测试就应该在单元层或者集成层开展，而不是在验收层。
在验收层，我们可以测试针对解释性程序(sql,xpath,ldap等)的注人式攻击、跨站脚本攻击、跨站请求伪造等。缓冲区溢出及格式化字符串等软件缺陷也可以在验收测试层得到检测。

　　3安全测试队伍
软件测试一度被认为是编程能力偏低的员工的工作，直到今天，仍然有许多公司把优秀的人才安排在编码工作上，也有更多公司让优秀的人才进行设计，仅有很少公司让优秀的人才进行测试工作。实际的软件工程实践证明，让对软件思想有深刻理解的工程师进行软件测试，可以大幅度地提高软件质量软件供应商还必须认识到组织测试人员进行“安全进修”对安全测试的成功实施至关重要。在这些情况下，软件供应商必须负责对其工程人员进行适当教育。根据组织的规模和可用的资源，拥有大批工程人员的组织可建立一个内部计划对其工程师进行在职安全培训，而小型组织则可能需要依赖外部培训。
测试人员要像攻击者那样带有“恶意的”想法去思考，而且在测试软件时还要扮演攻击者，攻击自己的系统，以此来帮助发现软件的安全漏洞。安全测试并不会总是直接导致安全溢出或者暴露可利用的漏洞，从而引出安全缺陷。要安全测试尽可能地发挥作用，测试人员需具备较强的分析能力，而这更多的是依靠熟练的开发技术和开发经验。

　　4漏洞举例:一个sql的注入式漏洞
有几种情形使得sql注人攻击成为可能。最常见的原因是，使用拼接形成的sql语句去操作数据库。譬如，传入用户输人的管理员用户名和密码，把这2个参数拼接形成sql语句，通过执行该sql语句，以便验证用户输人的管理员用户名和密码的正确性。具体过程如下:

一般情况下，用户传人正常的用户名和密码进行验证，如传人“myname”和“mypassword”进行验证，得到的sql语句将是:

这个sql语句很正常。但是，这只是开发人员预期的做法:通过管理员用户名和密码来验证账户信息。但因为参数值没有被正确地加码，黑客可以很容易地修改查询字符串的值，以改变sql语句的逻辑。譬如，分别传人“myname’ori=1--”,"mypassword"，得到的sql语句将是:

在用户名“myname’ori=i--”中，第一个“”’结束了原有字符串中第一个单撇号的配对，"or”后面的“i=i”会导致不管前面的验证结果如何，都会返回真true值，而随后的“一”将把其后的sql语句注释掉。现在问题出现了，不管使用什么用户名和密码，都能验证通过。在存在漏洞的数据显示页面，如果注人join语句，就能获取数据库里的所有数据，显示在页面上，如获取用户名、密码等;而注入up-date/insert/delete语句将改变数据，如添加新的管理员账号等。这样，数据库将不再安全。

sql注人安全漏洞的形成，根本在于sql语句的拼接，只要放弃sql语句拼接，适用规范的加码访问方式，问题自然迎刃而解。以下便是修改后的安全验证方法:


　　5结论
为符合软件的安全性要求，开发人员在开发过程中应尽可能多地进行安全分析、安全性测试。安全检测效能的充分发挥依赖于开发人员与安全测试人员的密切配合以及对相关人员在安全教育方面的再投资。对于安全问题，在软件完成后进行处理比在代码编写阶段处理付出的代价要大得多。包含了安全因素在内的经过完全测试的最终产品，自然具有保密性、完整性、权限(身份验证)、授权(权限分配)、可提供性、不可抵赖性。