專(zhuān)利名稱(chēng)：基于源代碼靜態(tài)分析的軟件安全代碼分析器及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在軟件源代碼中檢測(cè)安全漏洞的技術(shù)，確切地說(shuō)，涉及一種基于源代碼靜態(tài)分析技術(shù)的軟件安全代碼分析器及其檢測(cè)方法，屬于信息安全中的軟件安全技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，代碼分析技術(shù)的研究很多，主流的開(kāi)源軟件包括ITS4，BOON，CQual，MOPS，RATS，F(xiàn)lawFinder等。下面對(duì)這些軟件進(jìn)行簡(jiǎn)介ITS4一種用于靜態(tài)檢測(cè)C和C++源代碼安全漏洞的工具。同其它類(lèi)似技術(shù)相比，ITS4的準(zhǔn)確性更高，能夠在編程過(guò)程中把檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)反饋給開(kāi)發(fā)人員；同時(shí)能夠輕松地支持C++代碼的檢測(cè)。ITS4支持命令行格式，可運(yùn)行于Windows和Unix平臺(tái)。ITS4在C或C++源代碼中尋找危險(xiǎn)的函數(shù)調(diào)用。對(duì)于某些調(diào)用，ITS4會(huì)加以分析，以確定其危險(xiǎn)程度。ITS4還會(huì)提供包括漏洞的簡(jiǎn)單描述和改進(jìn)方法的分析報(bào)告。ITS4基于函數(shù)匹配進(jìn)行代碼掃描，不關(guān)心上下文。它只是搜索C或C++源代碼中與漏洞數(shù)據(jù)庫(kù)相匹配的函數(shù)或應(yīng)用程序接口API(Application Program Interface)。如果漏洞函數(shù)存在，ITS4會(huì)發(fā)出警告，并向程序員提供修改建議，以提高代碼安全性。程序員可以選擇危險(xiǎn)等級(jí)(0-5)，從而降低誤報(bào)率。ITS4還允許程序員忽略對(duì)某個(gè)特定函數(shù)名的檢查，如scanf。
RATS一種用于C、C++、Python、Per和PHP代碼的安全審計(jì)工具。它能夠?qū)υ创a進(jìn)行掃描，找出潛在的危險(xiǎn)函數(shù)調(diào)用。該工具的最終目標(biāo)并不是找出代碼漏洞，而是為人工安全審計(jì)提供一個(gè)方便合理的起點(diǎn)。RATS結(jié)合了ITS4的靜態(tài)檢查技術(shù)和MOPS的深度語(yǔ)義分析技術(shù)檢查緩沖區(qū)溢出漏洞。RATS遵守通用公共許可證GPL。同ITS4相比，RATS可以對(duì)整個(gè)工程代碼進(jìn)行檢查，而不是單一文件。同時(shí)，RATS還可以檢查數(shù)組的邊界。
BOONBOON使用深度語(yǔ)義分析技術(shù)自動(dòng)掃描C語(yǔ)言源代碼中存在的緩沖區(qū)溢出漏洞。BOON可以對(duì)整數(shù)范圍進(jìn)行分析從而確定C程序中的數(shù)組是否越界。盡管BOON能夠找到許多其它分析工具所遺漏的漏洞，但是仍不精確。
除了上述主要工具外，國(guó)內(nèi)外在軟件的安全性分析領(lǐng)域也做了大量研究，提出了一些可行的靜態(tài)的安全性分析方法，并且構(gòu)造了相應(yīng)的軟件安全性分析工具。目前靜態(tài)的安全性分析方法可分為模型檢驗(yàn)，攜帶代碼驗(yàn)證，詞法分析，簡(jiǎn)單語(yǔ)義分析，基于信息流的安全性分析等。下面對(duì)其分別進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹模型檢驗(yàn)，其基礎(chǔ)是有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)。它列舉一個(gè)系統(tǒng)能夠處于的所有可能狀態(tài)，檢查每個(gè)狀態(tài)是否違反由用戶制定的規(guī)則和條件，并根據(jù)分析結(jié)果報(bào)告導(dǎo)致不合法狀態(tài)的步驟。模型檢驗(yàn)的理論基礎(chǔ)是時(shí)序邏輯和自動(dòng)機(jī)理論。它將所要檢驗(yàn)的屬性表示成時(shí)序邏輯公式，系統(tǒng)表示成有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)，在遍歷有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)時(shí)，檢查自動(dòng)機(jī)所有狀態(tài)是否滿足所給屬性。
模型檢驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)程序中存在復(fù)雜語(yǔ)義上的錯(cuò)誤，從而準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)程序中潛在的安全性漏洞，但現(xiàn)存的模型檢驗(yàn)工具通常是分析源程序的形式化的表示(數(shù)學(xué)描述)，而不是以源程序作為輸入。如需要源程序的數(shù)學(xué)模型，通?？梢酝ㄟ^(guò)程序分析(如數(shù)據(jù)流分析、控制流分析、程序切片)工具來(lái)自動(dòng)完成源程序模型的生成。從程序切片提取程序的精簡(jiǎn)模型中不難看出，程序分析是基礎(chǔ)。此處的程序分析，除了語(yǔ)法分析外，更需要涉及語(yǔ)義的分析，包括控制流分析和數(shù)據(jù)流分析。
攜帶驗(yàn)證代碼PCC(Proof-Carrying Code)的基本思想十分類(lèi)似于密碼。首先，為代碼定義一組安全策略。然后，代碼提供者在編制程序時(shí)必須遵守這些安全策略，并在程序源代碼中加入驗(yàn)證的代碼，以證明源程序的代碼遵守了這些安全策略；最后由代碼使用者確認(rèn)這些代碼的安全性。
詞法掃描是基于詞法分析的安全性掃描。對(duì)源代碼只進(jìn)行詞法分析。通過(guò)靜態(tài)掃描源代碼找出潛在的安全漏洞，一旦發(fā)現(xiàn)就給出警告信息?；痉椒ㄊ菍⒁粋€(gè)或多個(gè)源代碼文件作為輸入，并將每個(gè)文件分解為詞法記號(hào)流，比較記號(hào)流中的標(biāo)識(shí)符和預(yù)先定義的安全性漏洞字典。例如一旦發(fā)現(xiàn)C源程序中存在strcpy，strcat等字符串操作函數(shù)，即認(rèn)為存在緩沖區(qū)溢出的安全性漏洞，因?yàn)檫@些函數(shù)可能引起緩沖區(qū)溢出，此時(shí)的安全性漏洞字典包含strcpy，strcat等。
簡(jiǎn)單語(yǔ)義分析是基于語(yǔ)法和簡(jiǎn)單語(yǔ)義分析的安全性檢查，其工作原理非常類(lèi)似于編譯器系統(tǒng)，它以語(yǔ)法分析和語(yǔ)義規(guī)則為基礎(chǔ)，同時(shí)加入簡(jiǎn)單的控制流分析和數(shù)據(jù)流分析，因此具有較高的分析效率和可擴(kuò)展性，并且可以通過(guò)向程序中加入面向?qū)ο蟪绦蚯衅械臄?shù)據(jù)流分析注釋信息的方式發(fā)現(xiàn)軟件中廣泛存在的安全性漏洞，如程序中出現(xiàn)機(jī)率最多的內(nèi)存訪問(wèn)漏洞，包括存儲(chǔ)區(qū)的非法使用、空指針的脫引用、緩沖區(qū)溢出等等。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可適用于對(duì)大規(guī)模程序的分析。
信息流分析長(zhǎng)期以來(lái)，特別是隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的信息安全一直倍受關(guān)注，主流方法是基于類(lèi)型推理的信息流驗(yàn)證和檢測(cè)。信息流驗(yàn)證和檢測(cè)方法通過(guò)建立安全信息流驗(yàn)證的格模型(latice model)來(lái)提出了一種驗(yàn)證機(jī)制來(lái)確保程序中信息流的安全性。該方法為信息指定一個(gè)集合的“安全類(lèi)”，并用“流關(guān)系”定義安全類(lèi)之間允許的信息流，將程序中每個(gè)存貯對(duì)象綁定到特定的安全類(lèi)。當(dāng)一個(gè)操作(或一系列的操作)使用某些對(duì)象(如x)的值，獲得其他對(duì)象(如y)的值，則引起從x到y(tǒng)的信息流。當(dāng)且僅當(dāng)給定的流策略中x的安全類(lèi)可以流向y的安全類(lèi)，從x到y(tǒng)的信息流是允許的。
綜合上述，目前主流的靜態(tài)代碼分析引擎基本都是以可疑API字符串匹配為主，某些算法在上下文關(guān)聯(lián)上也做了不少工作，但總的來(lái)看，這些現(xiàn)有技術(shù)存在的不足是各算法所能實(shí)現(xiàn)的功能還是局限性比較大。比如(1)字符串匹配的不足以字符串匹配為基礎(chǔ)的規(guī)則匹配技術(shù)是目前代碼分析技術(shù)使用最普遍的算法，其主要思想是通過(guò)預(yù)先制定好的規(guī)則，根據(jù)關(guān)鍵字匹配，查找出對(duì)應(yīng)的代碼，并提示用戶。例如，使用ITC4掃描代碼時(shí)，會(huì)將所有使用strcpy的代碼全部報(bào)告，認(rèn)為其不安全，需要使用strncpy進(jìn)行替換。但是，這種方法誤報(bào)率太高，很多已經(jīng)經(jīng)過(guò)檢測(cè)的API也被認(rèn)為是危險(xiǎn)的，開(kāi)發(fā)人員很難分辨哪里才是真正存在安全問(wèn)題。
(2)目前上下文關(guān)聯(lián)算法的不足有一些程序可以做到一定程度的根據(jù)上下文關(guān)聯(lián)，例如RATS及BOON。這里以BOON為例，其能將相關(guān)代碼轉(zhuǎn)換成特定的描述語(yǔ)言，并通過(guò)檢測(cè)相關(guān)變量在全文是否經(jīng)過(guò)檢查來(lái)判斷代碼是否存在緩沖區(qū)溢出。這樣，在一定程度上解決了誤報(bào)問(wèn)題，但是還存在一些問(wèn)題。例如不能檢測(cè)句柄(雙重指針)、不能檢測(cè)字符串偏移(strcpy(a+5，b)的形式)等，并且只能解決字符串緩沖區(qū)溢出和整數(shù)溢出，不能解決邊界條件、輸入驗(yàn)證等問(wèn)題。
由于目前軟件的安全威脅非常多，包括常見(jiàn)的緩沖區(qū)溢出、競(jìng)賽條件、輸入驗(yàn)證等。這些在開(kāi)發(fā)中的安全威脅非常容易被黑客所利用，而且不容易被開(kāi)發(fā)人員發(fā)現(xiàn)。因此如何對(duì)軟件源代碼中檢測(cè)安全漏洞的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，就成為業(yè)內(nèi)技術(shù)人員關(guān)注的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于源代碼靜態(tài)分析技術(shù)的軟件安全代碼分析器及其檢測(cè)方法，該軟件安全代碼分析器SSCA(Software Security CodeAnalyzer)是從源代碼入手，解決軟件面臨的安全問(wèn)題。該軟件安全代碼分析器根據(jù)輸入的源程序，根據(jù)語(yǔ)法與語(yǔ)義，分析程序的結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵特征，從而獲得程序的安全風(fēng)險(xiǎn)，并報(bào)告給用戶。此外，它還可以將代碼分析的結(jié)果通過(guò)報(bào)表，將發(fā)現(xiàn)的安全漏洞提交給用戶進(jìn)行審核與評(píng)估。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于源代碼靜態(tài)分析技術(shù)的軟件安全代碼分析器，其特征在于所述軟件安全代碼分析器包括有下述五個(gè)功能模塊所組成代碼解析器，負(fù)責(zé)對(duì)源程序代碼進(jìn)行詞法、語(yǔ)法分析。然后抽象出足夠多的信息并轉(zhuǎn)換成抽象語(yǔ)法樹(shù)AST(Abstract Syntax Tree)來(lái)表示，再送入代碼分析引擎，為后繼分析提供便利；該模塊還可以支持解析項(xiàng)目工程文件，獲取工程中全部源代碼信息；代碼分析引擎，由分別完成各自功能的五個(gè)子功能模塊數(shù)據(jù)流分析器、控制流分析器、結(jié)構(gòu)分析器、安全分析調(diào)度器及安全分析接口所組成，負(fù)責(zé)根據(jù)規(guī)則庫(kù)分析程序的結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵特征，獲得程序的安全風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò)安全風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告器將結(jié)果提交給用戶接口；安全風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告器，負(fù)責(zé)根據(jù)代碼分析引擎的結(jié)果，再參照規(guī)則庫(kù)的相關(guān)語(yǔ)法與語(yǔ)義進(jìn)行比對(duì)，將發(fā)現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)提交給用戶接口；安全規(guī)則庫(kù)，負(fù)責(zé)為代碼分析引擎提供使用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML配置的代碼分析規(guī)則，以及對(duì)應(yīng)不同的安全性漏洞的安全風(fēng)險(xiǎn)支持；還可以提供風(fēng)險(xiǎn)改進(jìn)策略報(bào)告，即能夠針對(duì)不同環(huán)境的軟件系統(tǒng)的多樣性和復(fù)雜性進(jìn)行擴(kuò)充；用戶接口，負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行交互，一方面接受用戶掃描代碼的請(qǐng)求，另一方面則將掃描分析的結(jié)果向用戶輸出。
所述代碼分析引擎中五個(gè)子模塊的功能是數(shù)據(jù)流分析器，用于在代碼解析的基礎(chǔ)上，提取程序的數(shù)據(jù)流信息；它是通過(guò)遍歷抽象語(yǔ)法樹(shù)AST，提取出包括指針變量、內(nèi)存塊、常量，函數(shù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息，再根據(jù)用戶規(guī)則對(duì)這些信息進(jìn)行刷選，并向程序結(jié)構(gòu)分析器提供接口，以讀取這些信息；控制流分析器，用于在代碼解析基礎(chǔ)上，提取程序的控制流信息；它是根據(jù)規(guī)則和通過(guò)遍歷抽象語(yǔ)法樹(shù)AST，生成對(duì)應(yīng)的程序控制依賴(lài)圖，并向安全分析調(diào)度器提供接口，以讀取這些信息；結(jié)構(gòu)分析器，用于在代碼分析引擎提取出的語(yǔ)法樹(shù)基礎(chǔ)上，根據(jù)安全規(guī)則庫(kù)提供的代碼分析規(guī)則，提取程序的包括入口點(diǎn)、主要函數(shù)名和函數(shù)關(guān)系的主要結(jié)構(gòu)信息，再調(diào)度數(shù)據(jù)流分析器和控制流分析器，完成對(duì)規(guī)則指定的關(guān)鍵變量的分析，并調(diào)用安全分析接口，完成對(duì)相關(guān)代碼的安全性檢測(cè)；安全分析調(diào)度器，作為代碼分析引擎的主要調(diào)度模塊，用于根據(jù)安全規(guī)則庫(kù)提供的信息，調(diào)度結(jié)構(gòu)分析器進(jìn)行安全性分析，并生成報(bào)告表，提供接口供安全分析報(bào)告器調(diào)用；安全分析接口，負(fù)責(zé)根據(jù)安全規(guī)則調(diào)用特定的安全分析方法，這些方法利用語(yǔ)法樹(shù)和流分析結(jié)果，進(jìn)行安全分析，并將分析結(jié)果提交給安全風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告器。
所述源程序代碼是包括C、C++、C#、JAVA和Perl的主流開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。
所述軟件安全代碼分析器能夠檢測(cè)出來(lái)的軟件安全漏洞包括以下多類(lèi)輸入驗(yàn)證Input Validation，包括緩沖區(qū)溢出Buffer Overflow，命令注入Command Injection，跨站腳本Cross-Site Scripting，格式化字符串Format String，非法指針I(yè)llegal Pointer Value，整數(shù)溢出Integer Overflow，日志偽造Log Forging，路徑操縱Path Manipulation，進(jìn)程控制Process Control，資源泄漏ResourceInjection，SQL注入SQL Injection，字符串錯(cuò)誤中止String Termination Error；API誤用，即API Abuse，包括危險(xiǎn)函數(shù)Dangerous Function，目錄限制Directory Restriction，未檢測(cè)返回值Unchecked Return Value，堆檢查HeapInspection；安全特征Security Features，包括不安全的隨機(jī)數(shù)Insecure Randomness，最小權(quán)限違規(guī)Least Privilege Violation；時(shí)間與狀態(tài)Time and State，包括文件訪問(wèn)競(jìng)賽條件File Access RaceConditionTOCTOU，不安全的臨時(shí)文件Insecure Temporary File；代碼質(zhì)量Code Quality，包括雙重釋放Double Free，內(nèi)存泄漏MemoryLeak，空指針檢查Null Dereference，廢棄函數(shù)Obsolete，未初始化變量Uninitialized Variable，未釋放資源Unreleased Resource，釋放后使用Use AfterFree。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種基于源代碼靜態(tài)分析技術(shù)的軟件安全代碼分析器的檢測(cè)軟件安全漏洞的方法，其特征在于包括下列操作步驟(1)將用戶配置好的需要進(jìn)行檢測(cè)的源代碼目錄、代碼語(yǔ)言、頭文件目錄送入軟件安全代碼分析器后，該檢測(cè)裝置開(kāi)始工作；(2)先對(duì)輸入的源代碼進(jìn)行預(yù)處理，將程序中已經(jīng)定義的頭文件和宏解開(kāi)，替換到源代碼中相應(yīng)的位置上；(3)讀取規(guī)則文件，解析存儲(chǔ)規(guī)則所使用的可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML文件，獲取所需要的安全分析規(guī)則；(4)對(duì)每一個(gè)處理過(guò)的源文件進(jìn)行語(yǔ)法解析，在經(jīng)過(guò)宏解析和頭文件處理后，進(jìn)行文法解析，將源代碼解析成從左到右LL描述文法所描述的數(shù)據(jù)，此后解析為標(biāo)準(zhǔn)的AST語(yǔ)法樹(shù)；(5)根據(jù)安全規(guī)則和AST語(yǔ)法樹(shù)，對(duì)目標(biāo)工程的源代碼進(jìn)行預(yù)分析；如果發(fā)現(xiàn)不需要進(jìn)行流分析就能發(fā)現(xiàn)的安全問(wèn)題，則直接把分析結(jié)果提交給結(jié)果處理模塊；否則，將AST樹(shù)與安全規(guī)則交給控制流分析器、數(shù)據(jù)流分析器和安全分析調(diào)度器，作進(jìn)一步處理；(6)分別對(duì)AST語(yǔ)法樹(shù)作進(jìn)一步的控制流分析與數(shù)據(jù)流分析，其中數(shù)據(jù)流分析是將代碼中所有變量的調(diào)用關(guān)系的數(shù)據(jù)集中到一個(gè)預(yù)先分配好的緩沖池中，使用時(shí)告訴變量名和所在行號(hào)，以便查找其函數(shù)調(diào)用表；控制流分析則是對(duì)特定行的控制關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以將代碼中任意一行是否被控制、以及被哪行控制都提交給相關(guān)接口；(7)根據(jù)規(guī)則中配置的分析類(lèi)名，通過(guò)分析調(diào)度器對(duì)代碼的安全問(wèn)題進(jìn)行分析，每一類(lèi)安全問(wèn)題對(duì)應(yīng)于一個(gè)安全分析方法，由安全分析接口動(dòng)態(tài)調(diào)用這些安全分析方法進(jìn)行安全性分析；這些分析方法針對(duì)的安全漏洞至少包括緩沖區(qū)溢出、資源泄漏、危險(xiǎn)API和格式化字符串，這些結(jié)構(gòu)分析器利用安全規(guī)則、AST語(yǔ)法樹(shù)和流分析的結(jié)果進(jìn)行具體分析，一旦發(fā)現(xiàn)安全問(wèn)題后，即將分析結(jié)果填充到結(jié)果緩沖池中；(8)安全分析結(jié)束后，將存儲(chǔ)在結(jié)果緩沖池中的分析結(jié)果取出，存儲(chǔ)在本地磁盤(pán)，并提交給用戶審閱；所述步驟4進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(41)代碼解析器中的語(yǔ)法解析模塊先對(duì)輸入的源文件的類(lèi)型進(jìn)行過(guò)濾，根據(jù)擴(kuò)展名提取所需的源代碼；(42)對(duì)提取的源代碼進(jìn)行預(yù)處理，解析代碼中所有的頭文件信息和宏信息，并將其解開(kāi)到指定的文件中；(43)進(jìn)行詞法分析，將源代碼轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)L文法；(44)進(jìn)行語(yǔ)法分析，將文法分析的結(jié)果轉(zhuǎn)換成AST語(yǔ)法樹(shù)。
所述步驟6進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容
(61)先進(jìn)行控制流分析，即由軟件安全代碼分析器遍歷AST語(yǔ)法樹(shù)，尋找并獲取其中包括if、while、for、switch的控制語(yǔ)句；(62)如果存在所述包括if、while、for、switch的控制語(yǔ)句，則進(jìn)行遞歸計(jì)算，記錄控制關(guān)系，直到找不到控制關(guān)系為止；如果不存在所述的控制語(yǔ)句，則對(duì)已經(jīng)分析出來(lái)的控制關(guān)系進(jìn)行記錄；(63)進(jìn)行到達(dá)/定值的數(shù)據(jù)流分析，獲取每個(gè)參數(shù)的使用狀況；(64)如果存在參數(shù)引用的情況，則進(jìn)行指針/別名分析，獲取這些參數(shù)的實(shí)際指向；(65)根據(jù)參數(shù)的不同，分別進(jìn)行變量查詢(xún)、內(nèi)存查詢(xún)、或函數(shù)查詢(xún)；(66)將查詢(xún)結(jié)果存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)列表中，方便下一步使用。
所述步驟64中的別名分析是分析出兩個(gè)或多個(gè)不同變量指向同一塊數(shù)據(jù)區(qū)的情況。
本發(fā)明是一種基于源代碼靜態(tài)分析技術(shù)的軟件安全代碼分析器及其檢測(cè)方法，該軟件安全代碼分析器中的安全代碼分析引擎可以提取出程序結(jié)構(gòu)并通過(guò)基于全文的語(yǔ)法、語(yǔ)義來(lái)分析代碼的安全問(wèn)題。通過(guò)輸入的源代碼以及代碼的語(yǔ)法與語(yǔ)義，由該引擎分析出代碼的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵特征，由此獲取程序的安全風(fēng)險(xiǎn)并報(bào)告給用戶。
相對(duì)于目前其他相關(guān)技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)主要是1、其中的安全規(guī)則是通過(guò)XML進(jìn)行配置的，因此SSCA支持的軟件安全漏洞是可以擴(kuò)充的。2、可擴(kuò)充的多編程語(yǔ)言支持源代碼是經(jīng)過(guò)獨(dú)立的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為AST語(yǔ)法樹(shù)，再進(jìn)行分析的，即編程語(yǔ)言是可擴(kuò)充的。3、基于上下文的代碼含義理解技術(shù)本發(fā)明在分析代碼時(shí)使用了數(shù)據(jù)流分析技術(shù)和控制流分析技術(shù)，從而保證分析代碼時(shí)是經(jīng)過(guò)上下文含義理解與分析的。4、安全分析器動(dòng)態(tài)加載在流分析后根據(jù)規(guī)則動(dòng)態(tài)加載安全分析器。因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果是(1)全程考察API參數(shù)使用的正確性例如參數(shù)在使用之前的某個(gè)地方已經(jīng)做出是否越界的處理等，而不是僅限于當(dāng)前行做出判斷，更不是簡(jiǎn)單地根據(jù)可疑API的使用與否。
本發(fā)明通過(guò)分析特定的API或變量，提取出關(guān)鍵信息并轉(zhuǎn)換為特定的格式，再通過(guò)預(yù)先制定好的約束條件，在上下文范圍內(nèi)對(duì)代碼進(jìn)行分析，從而確定代碼的安全問(wèn)題。例如，對(duì)于string溢出問(wèn)題，程序通過(guò)分析特定的API(如strcpy、strncpy、sprintf等)，對(duì)其調(diào)用的變量進(jìn)行檢查，根據(jù)上下文檢測(cè)其是否經(jīng)過(guò)了檢測(cè)(例如是否判斷過(guò)字符串長(zhǎng)度、是否限制過(guò)字符串長(zhǎng)度等)，并根據(jù)該函數(shù)的約束條件，判斷是否可能發(fā)生緩沖區(qū)溢出。
(2)基于語(yǔ)意深度檢測(cè)相對(duì)于其他技術(shù)，本發(fā)明是根據(jù)程序的代碼邏輯，理解代碼的含義，從而做出最恰當(dāng)?shù)呐袛?。例如在處理緩沖區(qū)溢出時(shí)，不再只根據(jù)關(guān)鍵API名稱(chēng)進(jìn)行檢測(cè)，而可以對(duì)API的上下關(guān)系進(jìn)行分析，通過(guò)流分析技術(shù)，找出其使用的變量是否已經(jīng)被判斷，從而大大提高檢測(cè)的準(zhǔn)確率。
(3)多語(yǔ)言支持及擴(kuò)充能力目前其他技術(shù)只能支持少數(shù)幾種固定的語(yǔ)言，例如RATS支持C、C++、Python、Per和PHP，BOON只能支持C/C++。本發(fā)明可以支持C、C++、C#、JAVA、Perl等主流開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，并可支持對(duì)新的語(yǔ)言的擴(kuò)充能力。
(4)多種特征漏洞的檢測(cè)及擴(kuò)充能力目前其他工具只能支持特定的漏洞，例如BOON只能檢測(cè)緩沖區(qū)溢出，RATS也只能檢測(cè)少數(shù)代碼漏洞。本發(fā)明目前已支持?jǐn)?shù)十種軟件安全漏洞，并可以通過(guò)預(yù)先配置好的安全規(guī)則，動(dòng)態(tài)添加可以檢測(cè)的安全漏洞。
(5)多操作系統(tǒng)支持相對(duì)其他軟件安全工具，本系統(tǒng)可以支持目前絕大多數(shù)主流操作系統(tǒng)，包括Windows系列，Unix，Linux，F(xiàn)reeBSD等。
因此，本發(fā)明具有很好的推廣應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明軟件安全代碼分析器的組成結(jié)構(gòu)方框圖。
圖2是本發(fā)明軟件安全代碼分析器的檢測(cè)方法的流程圖。
圖3是本發(fā)明軟件安全代碼分析器檢測(cè)方法中的語(yǔ)法解析流程圖。
圖4是本發(fā)明軟件安全代碼分析器檢測(cè)方法中的流分析流程圖。
圖5是使用本發(fā)明進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的實(shí)施例流程圖。
圖6是使用本發(fā)明進(jìn)行準(zhǔn)入評(píng)估的實(shí)施例流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
參見(jiàn)圖1，介紹本發(fā)明基于源代碼靜態(tài)分析技術(shù)的軟件安全代碼分析器SSCA的結(jié)構(gòu)組成，主要包括有下述五個(gè)功能模塊1、代碼解析器，負(fù)責(zé)對(duì)源程序進(jìn)行詞法、語(yǔ)法分析。然后抽象出足夠多的信息并轉(zhuǎn)換成抽象語(yǔ)法樹(shù)AST來(lái)表示，再送入代碼分析引擎，為后繼分析提供便利；該模塊還可以支持解析項(xiàng)目工程文件，獲取工程中全部源代碼信息；2、代碼分析引擎，負(fù)責(zé)根據(jù)規(guī)則庫(kù)分析程序的結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵特征，獲得程序的安全風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò)安全風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告器將結(jié)果提交給用戶接口；由分別完成各自功能的五個(gè)子功能模塊數(shù)據(jù)流分析器、控制流分析器、結(jié)構(gòu)分析器、安全分析調(diào)度器及安全分析接口所組成；下面分別介紹這五個(gè)子功能模塊數(shù)據(jù)流分析器是在代碼解析的基礎(chǔ)上，提取程序的數(shù)據(jù)流信息；它是通過(guò)遍歷抽象語(yǔ)法樹(shù)AST，提取出包括指針變量、內(nèi)存塊、常量，函數(shù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息，再根據(jù)用戶規(guī)則對(duì)這些信息進(jìn)行刷選，并向程序結(jié)構(gòu)分析器提供接口，以讀取這些信息；控制流分析器是在代碼解析基礎(chǔ)上，提取程序的控制流信息；它是根據(jù)規(guī)則和通過(guò)遍歷抽象語(yǔ)法樹(shù)AST，生成對(duì)應(yīng)的程序控制依賴(lài)圖，并向安全分析調(diào)度器提供接口，以讀取這些信息；結(jié)構(gòu)分析器是在代碼分析引擎提取出的語(yǔ)法樹(shù)基礎(chǔ)上，根據(jù)安全規(guī)則庫(kù)提供的代碼分析規(guī)則，提取程序的主要結(jié)構(gòu)(如入口點(diǎn)、主要函數(shù)名和函數(shù)關(guān)系等)信息，再調(diào)度數(shù)據(jù)流分析器和控制流分析器，完成對(duì)規(guī)則指定的關(guān)鍵變量的分析，并調(diào)用安全分析接口，完成對(duì)相關(guān)代碼的安全性檢測(cè)；安全分析調(diào)度器是代碼分析引擎的主要調(diào)度模塊，用于根據(jù)安全規(guī)則庫(kù)提供的信息，調(diào)度結(jié)構(gòu)分析器進(jìn)行安全性分析，并生成報(bào)告表，提供接口供安全分析報(bào)告器調(diào)用；安全分析接口是負(fù)責(zé)根據(jù)安全規(guī)則調(diào)用特定的安全分析方法。這些方法利用語(yǔ)法樹(shù)和流分析結(jié)果，進(jìn)行安全分析，并將分析結(jié)果提交給安全風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告器。
3、安全風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告器，負(fù)責(zé)根據(jù)代碼分析引擎的結(jié)果，再參照規(guī)則庫(kù)的相關(guān)語(yǔ)法與語(yǔ)義進(jìn)行比對(duì)，將發(fā)現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)提交給用戶接口；4、安全規(guī)則庫(kù)，負(fù)責(zé)為代碼分析引擎提供使用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML配置的代碼分析規(guī)則，以及對(duì)應(yīng)不同的安全性漏洞的安全風(fēng)險(xiǎn)支持；還可提供風(fēng)險(xiǎn)改進(jìn)策略報(bào)告，即能夠針對(duì)不同環(huán)境的軟件系統(tǒng)的多樣性和復(fù)雜性進(jìn)行擴(kuò)充；5、用戶接口，負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行交互，一方面接受用戶掃描代碼的請(qǐng)求，另一方面則將掃描分析的結(jié)果向用戶輸出。
本發(fā)明軟件安全代碼分析器SSCA的關(guān)鍵是安全代碼分析引擎，該引擎可根據(jù)輸入的源程序，根據(jù)語(yǔ)法與語(yǔ)義，分析程序的結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵特征，從而獲得程序的安全風(fēng)險(xiǎn)，并報(bào)告給用戶。其中源代碼首先考慮支持C/C++/C#/JAVA/Perl等主流開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。
由上文可知，程序分析方法和安全規(guī)則的內(nèi)容，決定了分析的結(jié)果和效率。程序分析是安全性檢查的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)提取程序信息，以便和安全性規(guī)則相匹配，從而掃描出其中的安全性漏洞。在本發(fā)明中，程序分析從數(shù)據(jù)流分析和控制流分析兩個(gè)角度切入。安全規(guī)則的構(gòu)建在于尋求不同安全性漏洞的安全模式。
由于軟件系統(tǒng)(特別是分布式環(huán)境的軟件系統(tǒng))的多樣性和復(fù)雜性，使得安全性漏洞種類(lèi)繁多，不可能解決所有這些問(wèn)題。目前，本發(fā)明裝置能夠支持的軟件安全漏洞主要類(lèi)別有Input Validation、API Abuse、Security Features、Time and State、Code Quality等。
參見(jiàn)圖2，介紹SSCA檢測(cè)操作方法流程的主要處理步驟(1)將用戶配置好的需要進(jìn)行檢測(cè)的源代碼目錄、代碼語(yǔ)言、頭文件目錄送入軟件安全代碼分析器后，該檢測(cè)裝置開(kāi)始工作；(2)先對(duì)輸入的源代碼進(jìn)行預(yù)處理，將程序中已經(jīng)定義的頭文件和宏解開(kāi)，替換到源代碼中相應(yīng)的位置上；(3)讀取規(guī)則文件，解析存儲(chǔ)規(guī)則使用的可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML文件，獲取所需的安全分析規(guī)則；(4)對(duì)每一個(gè)處理過(guò)的源文件進(jìn)行語(yǔ)法解析，在經(jīng)過(guò)宏解析和頭文件處理后，進(jìn)行文法解析，將源代碼解析成LL文法描述的數(shù)據(jù)，此后解析為標(biāo)準(zhǔn)的AST語(yǔ)法樹(shù)；該步驟可細(xì)分為下述各個(gè)具體操作內(nèi)容(參見(jiàn)圖3所示)(41)代碼解析器中的語(yǔ)法解析模塊先對(duì)輸入的源文件的類(lèi)型進(jìn)行過(guò)濾，根據(jù)擴(kuò)展名提取所需的源代碼；(42)對(duì)提取源代碼進(jìn)行預(yù)處理，解析代碼中所有的頭文件信息和宏信息，并將其解開(kāi)到指定的文件中；(43)進(jìn)行詞法分析，將源代碼轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)L文法；(44)進(jìn)行語(yǔ)法分析，將文法分析的結(jié)果轉(zhuǎn)換成AST語(yǔ)法樹(shù)。
(5)根據(jù)安全規(guī)則和AST語(yǔ)法樹(shù)，對(duì)目標(biāo)工程的源代碼進(jìn)行預(yù)分析；如果發(fā)現(xiàn)不需要進(jìn)行流分析就能發(fā)現(xiàn)的安全問(wèn)題，則直接把分析結(jié)果提交給結(jié)果處理模塊；否則，將AST樹(shù)與安全規(guī)則交給控制流分析器、數(shù)據(jù)流分析器和安全分析調(diào)度器，作進(jìn)一步處理；(6)分別對(duì)AST語(yǔ)法樹(shù)作進(jìn)一步的控制流分析與數(shù)據(jù)流分析，其中數(shù)據(jù)流分析是將代碼中所有變量的調(diào)用關(guān)系的數(shù)據(jù)集中到一個(gè)預(yù)先分配好的緩沖池中，使用時(shí)告訴變量名和所在行號(hào)，以便查找其函數(shù)調(diào)用表；控制流分析則是對(duì)特定行的控制關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以將代碼中任意一行是否被控制、以及被哪行控制都提交給相關(guān)接口；該步驟細(xì)分為下述各個(gè)具體操作內(nèi)容(如圖4所示)(61)先進(jìn)行控制流分析，即由軟件安全代碼分析器遍歷AST語(yǔ)法樹(shù)，尋找并獲取其中包括if、while、for、switch的控制語(yǔ)句的控制節(jié)點(diǎn)；(62)如果存在所述包括if、while、for、switch的控制語(yǔ)句，則進(jìn)行遞歸計(jì)算，記錄控制關(guān)系，直到找不到控制關(guān)系為止；如果不存在所述的控制語(yǔ)句，則對(duì)已經(jīng)分析出來(lái)的控制關(guān)系的控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行記錄；(63)進(jìn)行到達(dá)/定值的數(shù)據(jù)流分析，獲取每個(gè)參數(shù)的使用狀況；
(64)如果存在參數(shù)引用的情況，則進(jìn)行指針/別名分析，獲取這些參數(shù)的實(shí)際指向；(65)根據(jù)參數(shù)的不同，分別進(jìn)行變量查詢(xún)、內(nèi)存查詢(xún)、或函數(shù)查詢(xún)；(66)將查詢(xún)結(jié)果存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)列表中，方便下一步使用。
(7)根據(jù)規(guī)則中配置的分析類(lèi)名，通過(guò)分析調(diào)度器對(duì)代碼的安全問(wèn)題進(jìn)行分析，每一類(lèi)安全問(wèn)題對(duì)應(yīng)于一個(gè)安全分析方法，由安全分析接口動(dòng)態(tài)調(diào)用這些安全分析方法進(jìn)行安全性分析；這些分析方法針對(duì)的安全漏洞至少包括緩沖區(qū)溢出、資源泄漏、危險(xiǎn)API和格式化字符串，這些結(jié)構(gòu)分析器利用安全規(guī)則、AST語(yǔ)法樹(shù)和流分析的結(jié)果進(jìn)行具體分析，一旦發(fā)現(xiàn)安全問(wèn)題后，即將分析結(jié)果填充到結(jié)果緩沖池中；(8)安全分析結(jié)束后，將存儲(chǔ)在結(jié)果緩沖池中的分析結(jié)果取出，存儲(chǔ)在本地磁盤(pán)，并提交給用戶審閱；本發(fā)明已經(jīng)進(jìn)行了兩方面的實(shí)施試驗(yàn)，一個(gè)是軟件開(kāi)發(fā)的進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的企業(yè)和個(gè)人可以使用本發(fā)明對(duì)開(kāi)發(fā)完成的源代碼進(jìn)行檢測(cè)，從中查找出存在的風(fēng)險(xiǎn)，并進(jìn)行改進(jìn)。這樣其代碼研發(fā)的改進(jìn)流程如圖5所示。另一個(gè)是準(zhǔn)入評(píng)估的作為測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)以及最終部署軟件產(chǎn)品的單位，由于并不了解軟件開(kāi)發(fā)的流程，只能對(duì)軟件進(jìn)行黑盒檢測(cè)，軟件中存在的安全隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)這些單位的安全運(yùn)營(yíng)造成了極大的威脅。本發(fā)明可以有效解決這一問(wèn)題，通過(guò)代碼掃描可以清楚地發(fā)現(xiàn)軟件中存在的風(fēng)險(xiǎn)，保證軟件的安全與穩(wěn)定。其應(yīng)用流程如圖6所示。
權(quán)利要求
1.一種基于源代碼靜態(tài)分析技術(shù)的軟件安全代碼分析器，其特征在于所述軟件安全代碼分析器包括有下述五個(gè)功能模塊所組成代碼解析器，負(fù)責(zé)對(duì)源程序代碼進(jìn)行詞法、語(yǔ)法分析。然后抽 象出足夠多的信息并轉(zhuǎn)換成抽象語(yǔ)法樹(shù)AST來(lái)表示，再送入代碼分析引擎，為后繼分析提供便利；該模塊還可以支持解析項(xiàng)目工程文件，獲取工程中全部源代碼信息；代碼分析引擎，由分別完成各自功能的五個(gè)子功能模塊數(shù)據(jù)流分析器、控制流分析器、結(jié)構(gòu)分析器、安全分析調(diào)度器及安全分析接口所組成，負(fù)責(zé)根據(jù)規(guī)則庫(kù)分析程序的結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵特征，獲得程序的安全風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò)安全風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告器將結(jié)果提交給用戶接口；安全風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告器，負(fù)責(zé)根據(jù)代碼分析引擎的結(jié)果，再參照規(guī)則庫(kù)的相關(guān)語(yǔ)法與語(yǔ)義進(jìn)行比對(duì)，將發(fā)現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)提交給用戶接口；安全規(guī)則庫(kù)，負(fù)責(zé)為代碼分析引擎提供使用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML配置的代碼分析規(guī)則，以及對(duì)應(yīng)不同的安全性漏洞的安全風(fēng)險(xiǎn)支持；還可以提供風(fēng)險(xiǎn)改進(jìn)策略報(bào)告，即能夠針對(duì)不同環(huán)境的軟件系統(tǒng)的多樣性和復(fù)雜性進(jìn)行擴(kuò)充；用戶接口，負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行交互，一方面接受用戶掃描代碼的請(qǐng)求，另一方面則將掃描分析的結(jié)果向用戶輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟件安全代碼分析器，其特征在于所述代碼分析引擎中五個(gè)子模塊的功能是數(shù)據(jù)流分析器，用于在代碼解析的基礎(chǔ)上，提取程序的數(shù)據(jù)流信息；它是通過(guò)遍歷抽象語(yǔ)法樹(shù)AST，提取出包括指針變量、內(nèi)存塊、常量，函數(shù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息，再根據(jù)用戶規(guī)則對(duì)這些信息進(jìn)行刷選，并向程序結(jié)構(gòu)分析器提供接口，以讀取這些信息；控制流分析器，用于在代碼解析基礎(chǔ)上，提取程序的控制流信息；它是根據(jù)規(guī)則和通過(guò)遍歷抽象語(yǔ)法樹(shù)AST，生成對(duì)應(yīng)的程序控制依賴(lài)圖，并向安全分析調(diào)度器提供接口，以讀取這些信息；結(jié)構(gòu)分析器，用于在代碼分析引擎提取出的語(yǔ)法樹(shù)基礎(chǔ)上，根據(jù)安全規(guī)則庫(kù)提供的代碼分析規(guī)則，提取程序的包括入口點(diǎn)、主要函數(shù)名和函數(shù)關(guān)系的主要結(jié)構(gòu)信息，再調(diào)度數(shù)據(jù)流分析器和控制流分析器，完成對(duì)規(guī)則指定的關(guān)鍵變量的分析，并調(diào)用安全分析接口，完成對(duì)相關(guān)代碼的安全性檢測(cè)；安全分析調(diào)度器，作為代碼分析引擎的主要調(diào)度模塊，用于根據(jù)安全規(guī)則庫(kù)提供的信息，調(diào)度結(jié)構(gòu)分析器進(jìn)行安全性分析，并生成報(bào)告表，提供接口供安全分析報(bào)告器調(diào)用；安全分析接口，負(fù)責(zé)根據(jù)安全規(guī)則調(diào)用特定的安全分析方法，這些方法利用語(yǔ)法樹(shù)和流分析結(jié)果，進(jìn)行安全分析，并將分析結(jié)果提交給安全風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟件安全代碼分析器，其特征在于所述源程序代碼是包括C、C++、C#、JAVA和Perl的主流開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟件安全代碼分析器，其特征在于所述軟件安全代碼分析器能夠檢測(cè)出來(lái)的軟件安全漏洞包括以下多類(lèi)輸入驗(yàn)證Input Validation，包括緩沖區(qū)溢出Buffer Overflow，命令注入Command Injection，跨站腳本Cross-Site Scripting，格式化字符串Format String，非法指針I(yè)llegal Pointer Value，整數(shù)溢出Integer Overflow，日志偽造Log Forging，路徑操縱Path Manipulation，進(jìn)程控制Process Control，資源泄漏ResourceInjection，SQL注入SQL Injection，字符串錯(cuò)誤中止String Termination Error；API誤用，即API Abuse，包括危險(xiǎn)函數(shù)Dangerous Function，目錄限制Directory Restriction，未檢測(cè)返回值Unchecked Return Value，堆檢查HeapInspection；安全特征Security Features，包括不安全的隨機(jī)數(shù)Insecure Randomness，最小權(quán)限違規(guī)Least Privilege Violation；時(shí)間與狀態(tài)Time and State，包括文件訪問(wèn)競(jìng)賽條件File Access RaceConditionTOCTOU，不安全的臨時(shí)文件Insecure Temporary File；代碼質(zhì)量Code Quality，包括雙重釋放Double Free，內(nèi)存泄漏MemoryLeak，空指針檢查Null Dereference，廢棄函數(shù)Obsolete，未初始化變量Uninitialized Variable，未釋放資源Unreleased Resource，釋放后使用Use AfterFree。
5.一種基于源代碼靜態(tài)分析技術(shù)的軟件安全代碼分析器的檢測(cè)軟件安全漏洞的方法，其特征在于包括下列操作步驟(1)將用戶配置好的需要進(jìn)行檢測(cè)的源代碼目錄、代碼語(yǔ)言、頭文件目錄送入軟件安全代碼分析器后，該檢測(cè)裝置開(kāi)始工作；(2)先對(duì)輸入的源代碼進(jìn)行預(yù)處理，將程序中已經(jīng)定義的頭文件和宏解開(kāi)，替換到源代碼中相應(yīng)的位置上；(3)讀取規(guī)則文件，解析存儲(chǔ)規(guī)則所使用的可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML文件，獲取所需要的安全分析規(guī)則；(4)對(duì)每一個(gè)處理過(guò)的源文件進(jìn)行語(yǔ)法解析，在經(jīng)過(guò)宏解析和頭文件處理后，進(jìn)行文法解析，將源代碼解析成從左到右LL描述文法所描述的數(shù)據(jù)，此后解析為標(biāo)準(zhǔn)的AST語(yǔ)法樹(shù)；(5)根據(jù)安全規(guī)則和AST語(yǔ)法樹(shù)，對(duì)目標(biāo)工程的源代碼進(jìn)行預(yù)分析；如果發(fā)現(xiàn)不需要進(jìn)行流分析就能發(fā)現(xiàn)的安全問(wèn)題，則直接把分析結(jié)果提交給結(jié)果處理模塊；否則，將AST樹(shù)與安全規(guī)則交給控制流分析器、數(shù)據(jù)流分析器和安全分析調(diào)度器，作進(jìn)一步處理；(6)分別對(duì)AST語(yǔ)法樹(shù)作進(jìn)一步的控制流分析與數(shù)據(jù)流分析，其中數(shù)據(jù)流分析是將代碼中所有變量的調(diào)用關(guān)系的數(shù)據(jù)集中到一個(gè)預(yù)先分配好的緩沖池中，使用時(shí)告訴變量名和所在行號(hào)，以便查找其函數(shù)調(diào)用表；控制流分析則是對(duì)特定行的控制關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以將代碼中任意一行是否被控制、以及被哪行控制都提交給相關(guān)接口；(7)根據(jù)規(guī)則中配置的分析類(lèi)名，通過(guò)分析調(diào)度器對(duì)代碼的安全問(wèn)題進(jìn)行分析，每一類(lèi)安全問(wèn)題對(duì)應(yīng)于一個(gè)安全分析方法，由安全分析接口動(dòng)態(tài)調(diào)用這些安全分析方法進(jìn)行安全性分析；這些分析方法針對(duì)的安全漏洞至少包括緩沖區(qū)溢出、資源泄漏、危險(xiǎn)API和格式化字符串，這些結(jié)構(gòu)分析器利用安全規(guī)則、AST語(yǔ)法樹(shù)和流分析的結(jié)果進(jìn)行具體分析，一旦發(fā)現(xiàn)安全問(wèn)題后，即將分析結(jié)果填充到結(jié)果緩沖池中；(8)安全分析結(jié)束后，將存儲(chǔ)在結(jié)果緩沖池中的分析結(jié)果取出，存儲(chǔ)在本地磁盤(pán)，并提交給用戶審閱；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測(cè)軟件安全漏洞的方法，其特征在于所述步驟4進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(41)代碼解析器中的語(yǔ)法解析模塊先對(duì)輸入的源文件的類(lèi)型進(jìn)行過(guò)濾，根據(jù)擴(kuò)展名提取所需的源代碼；(42)對(duì)提取的源代碼進(jìn)行預(yù)處理，解析代碼中所有的頭文件信息和宏信息，并將其解開(kāi)到指定的文件中；(43)進(jìn)行詞法分析，將源代碼轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)L文法；(44)進(jìn)行語(yǔ)法分析，將文法分析的結(jié)果轉(zhuǎn)換成AST語(yǔ)法樹(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測(cè)軟件安全漏洞的方法，其特征在于所述步驟6進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(61)先進(jìn)行控制流分析，即由軟件安全代碼分析器遍歷AST語(yǔ)法樹(shù)，尋找并獲取其中包括if、while、for、switch的控制語(yǔ)句；(62)如果存在所述包括if、while、for、switch的控制語(yǔ)句，則進(jìn)行遞歸計(jì)算，記錄控制關(guān)系，直到找不到控制關(guān)系為止；如果不存在所述的控制語(yǔ)句，則對(duì)已經(jīng)分析出來(lái)的控制關(guān)系進(jìn)行記錄；(63)進(jìn)行到達(dá)/定值的數(shù)據(jù)流分析，獲取每個(gè)參數(shù)的使用狀況；(64)如果存在參數(shù)引用的情況，則進(jìn)行指針/別名分析，獲取這些參數(shù)的實(shí)際指向；(65)根據(jù)參數(shù)的不同，分別進(jìn)行變量查詢(xún)、內(nèi)存查詢(xún)、或函數(shù)查詢(xún)；(66)將查詢(xún)結(jié)果存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)列表中，方便下一步使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測(cè)軟件安全漏洞的方法，其特征在于所述步驟64中的別名分析是分析出兩個(gè)或多個(gè)不同變量指向同一塊數(shù)據(jù)區(qū)的情況。
全文摘要
一種基于源代碼靜態(tài)分析的軟件安全代碼分析器及其檢測(cè)方法，軟件安全代碼分析器包括五個(gè)功能模塊代碼解析器、代碼分析引擎、安全風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告器、安全規(guī)則庫(kù)和用戶接口，其中代碼分析引擎由數(shù)據(jù)流分析器、控制流分析器、結(jié)構(gòu)分析器、安全分析調(diào)度器及安全分析接口所組成，負(fù)責(zé)提取程序結(jié)構(gòu)并通過(guò)基于全文的語(yǔ)法、語(yǔ)義來(lái)分析代碼的安全問(wèn)題；通過(guò)輸入的源代碼和代碼的語(yǔ)法與語(yǔ)義，由該引擎分析代碼的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵特征，由此獲取程序的安全風(fēng)險(xiǎn)并報(bào)告給用戶。本發(fā)明根據(jù)輸入的源程序，根據(jù)語(yǔ)法與語(yǔ)義，分析程序的結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵特征，從而獲得程序的安全風(fēng)險(xiǎn)，并報(bào)告給用戶；還可將代碼分析結(jié)果通過(guò)報(bào)表，將發(fā)現(xiàn)的安全漏洞提交給用戶進(jìn)行審核與評(píng)估。
文檔編號(hào)G06F11/36GK101017458SQ20071006415
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月2日
發(fā)明者徐國(guó)愛(ài), 張淼, 徐國(guó)勝, 梁婕, 陳愛(ài)國(guó) 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)