淺談?dòng)?jì)算機(jī)軟件安全檢測(cè)技術(shù)

黃英麗

（廣西南寧浩越軟件科技有限公司 廣西 530022）

0 引言

在當(dāng)前這個(gè)高度信息化的時(shí)代，信息安全越來(lái)越成為人們的關(guān)注焦點(diǎn)。軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的靈魂，網(wǎng)絡(luò)通信、操作系統(tǒng)以及安全算法等都是以軟件的形式存在的，這些軟件在一定程度上都存在著各自一些弱點(diǎn)，即軟件漏洞，這給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全帶來(lái)了巨大的威脅。這就需要一個(gè)可靠的軟件檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的漏洞，提前找出安全隱患，并及時(shí)對(duì)軟件漏洞進(jìn)行有效的修復(fù)。目前，計(jì)算機(jī)內(nèi)部的防火墻也具有對(duì)攻擊性程序進(jìn)行檢測(cè)和攔截的功能，當(dāng)然，這并不能清除所有的安全隱患。除此之外，編寫安全代碼也是能解決軟件安全問(wèn)題的有效途徑，但它耗時(shí)較長(zhǎng)，不能起到立竿見(jiàn)影的效果。因此，筆者在這里引入一些目前針計(jì)算機(jī)軟件安全檢測(cè)的重要技術(shù)。

1 計(jì)算機(jī)軟件安全漏洞概述

所謂的計(jì)算機(jī)軟件安全漏洞，就是指計(jì)算機(jī)軟件內(nèi)部會(huì)帶來(lái)安全問(wèn)題的代碼。安全漏洞常常會(huì)引起來(lái)自其它代碼和程序的攻擊，造成嚴(yán)重的安全問(wèn)題。軟件安全漏洞可以根據(jù)不同的角度進(jìn)行分類，本文以C語(yǔ)言特點(diǎn)為基礎(chǔ)，將計(jì)算機(jī)軟件安全漏洞分為以下幾種：

第一，緩沖區(qū)溢出漏洞。緩沖溢出區(qū)是近二十多年來(lái)引起安全問(wèn)題的比例最大的軟件安全漏洞，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1999年，緩沖溢出區(qū)的漏洞占有率為50%以上，2002年占57%。之所以會(huì)引起緩沖區(qū)溢出漏洞，主要是因?yàn)橛?jì)算機(jī)內(nèi)部使用了不安全的編程語(yǔ)言。另外，程序員在進(jìn)行編程時(shí)的技術(shù)不到位也是產(chǎn)生緩沖溢出區(qū)漏洞的另一個(gè)原因。通常情況下，緩沖區(qū)都有自己的固定大小，程序員在編寫程序時(shí)要留意不超過(guò)容量。例如，gets()函數(shù)在遇到EOF字符或者換行字符之前，是不會(huì)停止文本讀入的，它不會(huì)進(jìn)行邊界檢查，以以下代碼為例：

char buffer[1024]；

gets(buffer)；

最初字符數(shù)組的長(zhǎng)度是1024，而當(dāng)使用gets函數(shù)讀取數(shù)據(jù)并將其放入定義的buffer中時(shí)，若受到一個(gè)惡意攻擊，則原本通常情況下都小于1024的數(shù)據(jù)就會(huì)被攻擊者重新構(gòu)造，變成一個(gè)大于1024的數(shù)據(jù)，這時(shí)，buffer將會(huì)放不下所有數(shù)據(jù)，并使程序在執(zhí)行的時(shí)候產(chǎn)生溢出。

第二，競(jìng)爭(zhēng)條件漏洞（race condition）。這是一種常見(jiàn)的軟件漏洞，尤其是當(dāng)計(jì)算機(jī)處于多任務(wù)、多程序的時(shí)候，這種漏洞就會(huì)更加頻繁。因?yàn)樵诙嗳蝿?wù)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，每時(shí)每刻都會(huì)有不同的多個(gè)用戶進(jìn)行不同的程序，而在這之間，就會(huì)產(chǎn)生先后順序而帶來(lái)的執(zhí)行權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。當(dāng)前，并行計(jì)算和分布式系統(tǒng)的深入開(kāi)展更使這一漏洞愈演愈烈，對(duì)計(jì)算機(jī)的信息安全構(gòu)成了巨大的威脅。

第三，格式化字符串漏洞（Format string）。格式化字符串漏洞是早在幾年前就已經(jīng)被發(fā)布的另一類較為微妙的程序代碼缺陷，例如在[29]：printf(“%s”，buffer)這一代碼中，printf的第一個(gè)參數(shù)就是一個(gè)格式化字符串，它主要用于指定后邊參數(shù)的類型以及個(gè)數(shù)等一些特征。但是，printf函數(shù)對(duì)其后邊參數(shù)的特征是不做檢查的，也就是說(shuō)，上述無(wú)漏洞的代碼，即使被寫成printf(buffer)也是可以被編譯的，這樣就產(chǎn)生了格式化字符串漏洞。這一漏洞一旦產(chǎn)生，就可以被用于任意讀寫進(jìn)程的內(nèi)存空間，并且還很難被控制。

2 計(jì)算機(jī)軟件安全檢測(cè)技術(shù)

針對(duì)以上一些常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)軟件安全漏洞及其特征，為了做好計(jì)算機(jī)的安全保護(hù)工作，降低安全漏洞帶來(lái)的危險(xiǎn)指數(shù)，我們運(yùn)用一些有效的計(jì)算機(jī)軟件安全檢測(cè)系統(tǒng)和技術(shù)，以起到未雨綢繆的效果。在這里，筆者引入以下幾種檢測(cè)技術(shù)。

2.1 動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)

所謂的動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)，就是指在計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序運(yùn)行的時(shí)候，通過(guò)內(nèi)存、堆和棧等與環(huán)境變量相關(guān)的運(yùn)行因素進(jìn)行檢測(cè)和分析，以此來(lái)檢測(cè)正在運(yùn)行的程序是否存在漏洞的技術(shù)。這一技術(shù)在進(jìn)行程序檢測(cè)的時(shí)候并不會(huì)涉及到修改目標(biāo)程序源碼等問(wèn)題，因此具有較高的程序保密性。當(dāng)然，這一檢測(cè)系統(tǒng)中涉及著很多的檢測(cè)方法。

第一，非執(zhí)行棧技術(shù)?；跅＿M(jìn)行的攻擊是近幾年較為常見(jiàn)的，究其原因，大部分是因?yàn)楹芏嗖僮飨到y(tǒng)的棧是可以寫也可以執(zhí)行的，而且很多內(nèi)部變量都是保存在棧中的，攻擊者只要在棧中注入一些惡意代碼，然后就可以找到一些方法來(lái)執(zhí)行這段代碼。因此，對(duì)于如何防范棧攻擊，最有效且最直接的方法，便就是使棧不能執(zhí)行代碼。這樣，即使攻擊者在棧內(nèi)注入惡意代碼，這個(gè)代碼也不會(huì)得以執(zhí)行。非棧執(zhí)行技術(shù)在一定程度上防范了一些惡意入侵者，只是，這一技術(shù)需要在操作系統(tǒng)層進(jìn)行一系列的修改，另外，該技術(shù)的檢測(cè)還不夠全面，在性能上也還存在有些不足。

第二，非執(zhí)行堆與數(shù)據(jù)技術(shù)。堆在計(jì)算機(jī)內(nèi)主要是對(duì)正在運(yùn)行的程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)的內(nèi)存區(qū)域分配，而數(shù)據(jù)是程序被編寫之初就初始化好的。如果堆和數(shù)據(jù)都不能執(zhí)行代碼，則惡意代碼就不會(huì)被執(zhí)行。這一技術(shù)使得傳統(tǒng)程序在堆或數(shù)據(jù)段中生成代碼的方式得以改變，當(dāng)然，也帶來(lái)了很多程序之間的不兼容性。

第三，內(nèi)存映射技術(shù)。很多攻擊者會(huì)通過(guò)NULL結(jié)尾的字符串去覆蓋內(nèi)存，以達(dá)到對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的攻擊，內(nèi)存映射技術(shù)使用映射代碼頁(yè)將企圖跳轉(zhuǎn)到較低內(nèi)存區(qū)的攻擊者有效地?cái)r截下來(lái)，并把代碼頁(yè)隨機(jī)地映射到不同的內(nèi)存區(qū)域。

第四，安全的共享庫(kù)技術(shù)。不安全的共享庫(kù)是很多安全漏洞的來(lái)源，例如，在C&C++中就有很多不安全的函數(shù)，如strcpy、strcat、gets等。安全共享庫(kù)技術(shù)在動(dòng)態(tài)鏈接的基礎(chǔ)上，在程序運(yùn)行期間對(duì)不安全的函數(shù)進(jìn)行攔截和調(diào)節(jié)，同時(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)

所謂的靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)，就是在程序分析技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)應(yīng)用程序的二進(jìn)制代碼或者代碼源進(jìn)行分析的技術(shù)。這一技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)找出程序內(nèi)部的大量弱點(diǎn)，運(yùn)用起來(lái)十分快捷方便。靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)也涉及很多的方法：

第一，詞法檢測(cè)技術(shù)。詞法分析是對(duì)程序源代碼中有危險(xiǎn)的函數(shù)和系統(tǒng)進(jìn)行分析和調(diào)用，對(duì)于具有潛在危險(xiǎn)的源代碼，詞法分析并不會(huì)進(jìn)行深入分析，因此，這一技術(shù)又存在很多的誤報(bào)。

第二，程序評(píng)注技術(shù)。動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)并不能對(duì)從程序源代碼中靜態(tài)生成的信息進(jìn)行檢測(cè)，這就需要在程序源代碼中加入一些人為的評(píng)注信息，以便靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)能夠進(jìn)行得更順利和精確。通常，程序評(píng)注是以注釋的形式存在的，因此它不會(huì)改變?cè)械暮戏ùa的語(yǔ)言特性，與此同時(shí)，檢測(cè)工具還可以利用這些評(píng)注信息對(duì)程序進(jìn)行更深入的靜態(tài)分析。

2.3 其他檢測(cè)技術(shù)

第一，開(kāi)放源代碼。開(kāi)放源代碼是一種軟件發(fā)布的方法，它通過(guò)將源代碼廣泛發(fā)布，讓更多人對(duì)這一軟件進(jìn)行觀察閱讀，并找出盡可能多的安全漏洞，以起到“眼睛足夠，漏洞自現(xiàn)”的效果。

第二，測(cè)試庫(kù)技術(shù)。這一技術(shù)主要通過(guò)審查所有的內(nèi)存操作函數(shù)來(lái)檢測(cè)軟件中的動(dòng)態(tài)性內(nèi)存錯(cuò)誤，并對(duì)正在運(yùn)行中的每一個(gè)內(nèi)存塊都做了大量的額外標(biāo)記，以這些標(biāo)記信息作為檢測(cè)內(nèi)存操作是否正確的有效指標(biāo)。

第三，棧保護(hù)的編譯器擴(kuò)展技術(shù)。這一技術(shù)的核心是通過(guò)對(duì)編譯器進(jìn)行擴(kuò)展從而保護(hù)棧中的地址。當(dāng)然，在這一過(guò)程中，需要對(duì)原有的程序進(jìn)行重新編譯，因此，其所涉及的代價(jià)也是較大的。

3 小結(jié)

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)已經(jīng)滲入到社會(huì)生活的方方面面，在計(jì)算機(jī)安全備受關(guān)注的時(shí)代，我們更應(yīng)該積極引入和研發(fā)多樣化和全面化的安全檢測(cè)技術(shù)，做好計(jì)算機(jī)安全的預(yù)防工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)惡意代碼和潛在危險(xiǎn)，進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力和安全性能，保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。

[1]徐巖柏.計(jì)算機(jī)軟件中安全漏洞檢測(cè)研究[J].工程技術(shù)(計(jì)算機(jī)光盤軟件與運(yùn)用).2007年；

[2]馬曉銀.計(jì)算機(jī)軟件安全漏洞檢測(cè)技術(shù)之我見(jiàn)[J].工程技術(shù)（計(jì)算機(jī)光盤軟件與運(yùn)用）.2010年第16期；

[3]牛潔，王滈.淺談?dòng)?jì)算機(jī)軟件安全檢測(cè)技術(shù)[J].工程技術(shù)（計(jì)算機(jī)光盤軟件與運(yùn)用）.2012年第13期；

[4]李新遠(yuǎn)，吳字紅．基于數(shù)據(jù)挖掘的入侵檢測(cè)建模叨[J]．計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用．2013年.