《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于參數(shù)約束的分支覆蓋符號(hào)執(zhí)行優(yōu)化算法
2020年信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全第1期
於家偉,李世明,畢雪潔,李秋月,高勝花
(1.哈爾濱師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150025; 2.上海市信息安全綜合管理技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200240)
摘要: 軟件質(zhì)量檢測(cè)常用的方法是軟件測(cè)試,符號(hào)執(zhí)行作為主流的測(cè)試技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于學(xué)術(shù)界與工業(yè)界中。但是隨著程序規(guī)模的增大和函數(shù)調(diào)用的增加,因某些路徑約束條件的特殊性,而難以生成正確的測(cè)試用例,從而導(dǎo)致符號(hào)執(zhí)行不能對(duì)所有路徑做到全覆蓋。為了提高符號(hào)執(zhí)行在特殊約束條件對(duì)路徑的覆蓋率等問(wèn)題,本文提出了基于參數(shù)約束的符號(hào)執(zhí)行優(yōu)化算法。首先,該算法通過(guò)搜索收集程序代碼中函數(shù)的特殊參數(shù),然后利用這些特殊參數(shù)作為約束條件,最后將約束條件添加到路徑的約束集中。該算法使符號(hào)執(zhí)行生成的測(cè)試用例更加精確,從而實(shí)現(xiàn)覆蓋特殊約束條件下的路徑分支,以提高符號(hào)執(zhí)行的精確性和路徑覆蓋率。在開(kāi)源符號(hào)執(zhí)行平臺(tái)CREST中實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證上述優(yōu)化算法,驗(yàn)證及測(cè)試結(jié)果表明本文提出的算法能夠提高符號(hào)執(zhí)行在特殊約束條件下對(duì)路徑的覆蓋率。
中圖分類(lèi)號(hào):TP311
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.01.003
引用格式:於家偉。基于參數(shù)約束的分支覆蓋符號(hào)執(zhí)行優(yōu)化算法[J]。信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全,2020,39(1):14-18.
Optimization of branch covering symbol execution based on constraints
Yu Jiawei,Li Shiming,Bi Xuejie,Li Qiuyue,Gao Shenghua
(1.College of Computer Science and Information Engineering,Harbin Normal University,Harbin 150025,China;2.Shanghai Key Laboratory of Information Security Management Technology Research,Shanghai 200240,China)
Abstract: A common method for software quality inspection is software testing.Symbol execution as a mainstream testing technology has been widely used in academia and industry.However,with the increase in program size and function calls,due to the special nature of certain path constraints,it is difficult to generate correct test cases,which results in symbolic execution not being able to cover all paths.In order to improve the problem of symbol execution on the path coverage under special constraints,this paper proposes a symbolic execution optimization algorithm based on parameter constraints.Firstly,the algorithm collects special parameters of functions in the program code by searching,then uses these special parameters as constraints,and finally adds constraints to the constraint set of the path.This algorithm makes the test cases generated by symbol execution more accurate,so as to achieve path branch coverage under special constraints,to improve the accuracy of symbol execution and path coverage.Experiment is carried out to verify the above optimization algorithm in the open source symbol execution platform CREST.The results of verification and testing show that the algorithm proposed in this paper can improve the path coverage of symbol execution under special constraints.
Key words : symbolic execution;parameter constraint;test case;software test

0     引言

  軟件漏洞是軟件中潛藏的代碼缺陷,通過(guò)提高檢測(cè)代碼的覆蓋率可以提高漏洞的發(fā)現(xiàn)概率,而生成高覆蓋率的測(cè)試用例進(jìn)行檢測(cè)漏洞時(shí),若代碼執(zhí)行通過(guò)率高時(shí),可認(rèn)為該程序在一定程度上是可靠的。

  作為一種程序測(cè)試技術(shù),符號(hào)執(zhí)行軟件測(cè)試、程序缺陷挖掘和測(cè)試用例生成中得到廣泛的研究和應(yīng)用,其程序變量是以抽象符號(hào)形式來(lái)通過(guò)符號(hào)模擬程序運(yùn)行并搜集路徑上的約束條件。此外,根據(jù)程序的語(yǔ)義、遍歷程序的路徑空間也可用來(lái)檢測(cè)程序是否滿足一定的安全特性。

       輸入約束作為符號(hào)執(zhí)行優(yōu)化的方法之一,近年來(lái)業(yè)界已取得了一定成果。TRABISH D等人 結(jié)合靜態(tài)分析和符號(hào)切片技術(shù)使符號(hào)執(zhí)行能夠搜索到更重要的路徑;GODEFROID P等人提出以調(diào)用該執(zhí)行函數(shù)生成的摘要作為約束條件來(lái)減少代碼的重復(fù)執(zhí)行;RAMOS D A等人將約束條件引入到KLEE中,通過(guò)檢查被測(cè)程序的單個(gè)功能而不是整個(gè)程序,提高了效率;WONG E等人提出了基于文檔輔助的建模方法,通過(guò)自然語(yǔ)言處理和試探法生成文檔并提取約束條件;郭曦等人通過(guò)分析路徑邏輯表達(dá)式和提取共享表達(dá)式來(lái)提高狀態(tài)合并的效率;安靖等人通過(guò)生成外部調(diào)用函數(shù)摘要來(lái)避免因多次測(cè)試外部調(diào)用而引起的路徑爆炸問(wèn)題。



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作者信息:

於家偉,李世明,畢雪潔,李秋月,高勝花

(1.哈爾濱師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150025;2.上海市信息安全綜合管理技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200240)


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