基于程序語義分析的網絡協(xié)議測試關鍵技術研究.pdf

1、隨著計算機網絡的不斷發(fā)展和各種接入互聯(lián)網終端的廣泛使用，網絡和人們的生產生活關系日益緊密，因而網絡安全也受到更加廣泛的關注。網絡協(xié)議是網絡應用程序功能邏輯的核心，然而網絡協(xié)議缺陷廣泛存在，像“心血”、“毒液”等網絡協(xié)議缺陷導致了整個互聯(lián)網范圍的安全危機。因而對于網絡協(xié)議進行高效測試的重要性不言而喻。
　　對網絡應用程序進行測試，關鍵就在于對其協(xié)議一致性進行檢驗，即檢驗協(xié)議的實現(xiàn)和協(xié)議設計規(guī)范之間的一致性。但是網絡協(xié)議測試復雜，覆蓋

2、協(xié)議處理程序的所有分支是一個組合爆炸問題，而且進行測試的測試用例必須符合網絡協(xié)議的報文格式規(guī)范。另一方面，已有的協(xié)議測試方法，如形式化驗證、模糊測試和基于動態(tài)測試用例生成的協(xié)議測試方法存在不足。形式化驗證中，我們很難確保推理得到的協(xié)議實現(xiàn)模型的準確性；模糊測試在生成測試用例時具有很大程度的盲目性；而已有的基于動態(tài)測試用例生成的方法存在對操作系統(tǒng)函數調用等信息的依賴等問題，因而跨平臺適用性不好。此外，由于協(xié)議測試中需要對協(xié)議處理程序的每個

3、分支或協(xié)議狀態(tài)進行反復測試，所以需要頻繁地進行回退，同時就需要對協(xié)議處理程序執(zhí)行的內存和磁盤信息記錄下來。而已有的測試方法中，在對協(xié)議執(zhí)行狀態(tài)進行回放和重復測試時，執(zhí)行狀態(tài)的存儲和恢復效率低，嚴重影響了自動化協(xié)議測試的效率。
　　本文提出并實現(xiàn)了一種基于程序語義分析的協(xié)議測試方法，避免了已有系統(tǒng)對操作系統(tǒng)平臺的依賴性。通過增量式快照文件系統(tǒng)大幅度提升了協(xié)議狀態(tài)的存儲和恢復效率，提升了網絡協(xié)議自動化測試性能。本文主要的工作內容包括以

4、下四點：
　　1）采用結構化分析的方法對網絡協(xié)議處理程序進行分析，得到程序底層的基本語義信息。通過不同的控制結構與報文字段之間的綁定分析，實現(xiàn)對協(xié)議報文的分割和語義推斷，并且實現(xiàn)對網絡協(xié)議報文格式的重構。在此基礎上通過污點傳播收集了與報文污點相關的控制條件約束，從而實現(xiàn)動態(tài)測試用例的生成和協(xié)議測試；
　　2）將動態(tài)污點傳播技術擴展到多個協(xié)議執(zhí)行實體，通過考察正常協(xié)議交互時的污點傳播關系，在協(xié)議測試中，檢測異常的協(xié)議執(zhí)行實體間

5、污點傳播關系，發(fā)現(xiàn)信息泄露等類型的網絡協(xié)議缺陷；
　　3）設計并實現(xiàn)了一套增量式快照文件系統(tǒng)，以分布式Key-Value數據庫作為文件系統(tǒng)底層存儲引擎，將協(xié)議執(zhí)行狀態(tài)快照所采用的層次化數據模型高效映射到Key-Value數據模型，采用基于線段樹數據結構的優(yōu)化方法，提升了協(xié)議狀態(tài)存儲和恢復的效率。該文件系統(tǒng)大幅度提升了測試平臺自動化協(xié)議測試的效率；
　　4）針對網絡協(xié)議測試的特點，通過以上技術構造了一個基于程序語義分析的網絡協(xié)