软件测试与软件安全性的整体性分析与探析

华东计算技术研究所 李凤雯 周兰英 张一凡

软件测试是一种系统性的方法，目的是验证和评估软件系统或应用程序的正确性、健壮性、可靠性、安全性、完整性、可伸缩性以及符合性等各个方面，软件安全性是指软件系统对恶意攻击、漏洞利用和其他不良行为的抵御能力。它包括多个方面，涉及机密性、完整性、可用性等方面的保护。

现代软件安全攻击场景的形式多样，常见的有Web应用程序攻击、恶意软件攻击、社交工程攻击、跨站点脚本攻击（XSS）、无线攻击、物理攻击和数据流攻击等。（1）Web 应用程序攻击:攻击者利用Web 应用程序中的安全漏洞，例如SQL 注入、XSS、CSRF 等，获取用户的敏感信息、篡改数据、窃取资产等。（2）恶意软件攻击:攻击者通过恶意软件（例如病毒、蠕虫、木马等），感染电脑、控制操作系统、窃取用户信息、攻击其他网络、勒索财产等。（3）社交工程攻击:攻击者通过伪装成信任的实体，例如通过电子邮件、短信或社交媒体平台，引诱受害者透露敏感信息或进行其他恶意操作。（4）跨站点脚本攻击（XSS）:攻击者利用Web 服务器中包含可执行脚本代码的文本域，注入脚本，以获取受害者浏览器中的Cookie、Session 中的信息，甚至获取关键信息。（5）无线攻击:攻击者利用无线网络漏洞攻击网络，例如中间人攻击、热点假冒等，获取目标网络的敏感信息、控制网络、窃取联系人等。（6）物理攻击:攻击者通过攻击服务器、盗窃或攻击设备，例如破解加密密码、模拟设备身份、篡改硬件等，窃取或篡改数据、控制硬件等。（7）数据流攻击:攻击者通过拦截或修改数据流量来执行攻击，例如DNS 劫持、IP 欺骗等，以破坏客户端的访问、损坏数据、筛选通信。

1 软件测试及软件安全性的重要性

软件测试不仅可以提高软件的质量和可靠性，还能减小软件错误给公司带来的经济和社会影响，同时还能节省软件开发成本和时间。其重要性体现如下:（1）提高软件的质量和可靠性:软件测试可以帮助开发人员发现和修复软件系统中存在的错误和缺陷，以提高软件的质量和可靠性。（2）确保软件符合规格说明书:软件测试可以确保软件系统符合对软件系统的功能和性能的规格说明书，以满足用户的需求。（3）降低软件错误造成的损失:通过发现和修复错误和缺陷，软件测试可以减小软件错误所造成的经济和社会损失。（4）提高用户体验:软件测试可以帮助确保软件系统的易用性和用户体验，以满足用户的需求。（5）防止安全漏洞:软件测试可以发现潜在的漏洞和安全问题，从而有效地防止系统被恶意攻击和非法入侵。（6）节省软件开发成本和时间:发现和修复软件错误和缺陷的成本比在软件系统被交付到用户手中之后花费成本要低得多，软件测试可以帮助节省软件开发成本和时间。

软件安全性是确保软件被合法使用和保护用户数据的必要保障，同时也是确保企业属性及基本安全的重要组成部分。其重要性体现如下:（1）保护用户数据的隐私:随着人们对网络和移动设备的依赖程度不断增加，个人数据的安全得到了越来越多的关注，软件安全性直接关系到用户数据的保护。（2）安全性是合规的必要条件:合规责任映射到软件的需要附加安全性，许多国际标准和法律法规也对软件安全性提出了严格的要求，如PCI DSS、HIPAA 等。（3）保护组织的商誉和品牌形象:软件安全问题可能会严重影响组织的商誉和品牌形象，从而影响范围更广泛的客户和股东。（4）防止业务损失和停机时间:软件安全事件可能给公司带来巨大的经济损失和停机时间，这些损失的发生可能导致业务连锁反应。

2 软件测试及软件安全性的现状

软件测试的现状可以用以下几点来概括:（1）测试可能成为软件开发周期的瓶颈:传统的测试方法可能导致测试的周期较长，从而导致软件发布时间的延迟。（2）自动化测试逐渐成为主流：随着自动化测试技术的进步，越来越多的企业采用自动化测试来降低测试周期和成本。（3）DevOps 和敏捷测试成为主流：与传统瀑布式软件开发模型不同，DevOps 和敏捷开发方法推崇测试团队和开发团队密切协作，实现快速迭代和快速上线。（4）云测试逐渐普及：云测试为企业提供了更便捷、更快速和更具弹性的测试环境。

综上所述，虽然传统测试方法依然存在一些问题，但随着自动化测试和云测试技术的发展和应用，以及DevOps 和敏捷测试方法的应用，软件测试正在不断发展和改进，使得软件测试变得更加高效和灵活。

软件安全性的现状可以用以下几点来概括：（1）安全事件频发：近年来，关于软件安全事件的报道频繁，从简单的数据泄漏到严重的勒索软件攻击，不同类型的软件安全事件时有发生，并对组织、公共服务和个人数据产生了严重影响。（2）程序员需要更多关注安全性：许多安全性问题是由于程序编码不当而引起的，因此，程序员需要更关注安全性并在编码中采取适当的安全措施才能确保软件的安全性。（3）安全性成为业务关注点：软件安全事件可能导致巨大的经济损失和商业品牌价值损失，越来越多的企业将软件安全性作为业务关注点。（4）法规和合规要求导致更加严格的安全要求：越来越多的国际标准、法规和合规要求引导企业采取更加严格的安全要求，如GDPR、HIPAA 等。（5）安全自动化工具的使用：随着自动化测试和DevOps 的发展，安全自动化工具的使用越来越广泛，使得安全性测试更快、更准确和更全面。

综上所述，软件安全性现状的变化与软件应用案例数量和用户需求关系密切，安全自动化工具和法规要求的逐渐严格等因素也有影响，未来，对软件安全性的重视程度将会不断提高。

3 软件测试方法及差异

常见的软件测试方法分为手工测试和自动化测试，具体如下。

手工测试：（1）黑盒测试：只需要关注软件系统的功能和需求规格说明书，忽略系统的内部细节和实现细节，来测试系统正常工作和异常情况下系统的反应。（2）白盒测试：关注代码实现，通过测试具体的代码，来确认系统实现的是否正确，能否产生正确的结果。通常需要程序编写经验和编程技能。

自动化测试：（1）单元测试：对软件中每一个模块进行测试，并确认模块是否能够独立正确运行，通常是针对单个函数或模块的测试。（2）集成测试：针对不同模块之间的交互和合作测试，以保证模块之间的协同工作，测试过程中需要对整个软件系统进行综合测试验证。（3）端到端测试：对整个软件系统中涉及到的所有模块进行测试，从界面测试到底层算法验证等尽心全面测试，在确保整个系统正常工作的条件下进行全面的测试[1]。

不同的测试方法在测试目的、测试阶段、测试内容、测试技术和测试效果等方面存在差异。

（1）黑盒测试和白盒测试。黑盒测试和白盒测试的主要区别在于测试重点的不同。黑盒测试主要关注测试对象的输入输出特性和功能性需求，不需要了解内部实现细节；而白盒测试更加关注软件内部的实现细节和系统代码，可以精准地检测代码中的缺陷和错误。

（2）单元测试、集成测试和端到端测试。单元测试、集成测试和端到端测试主要区别在测试的粒度和深度上。单元测试是最小的测试单位，目的是测试每个代码模块是否符合规格说明和设计要求；集成测试是整个系统几个或多个模块共同合作运行的测试，目的是测试不同模块之间的协作运行是否能够正确工作；而端到端测试包括整个系统的所有功能和操作的测试，以验证系统的完整性和一致性。

4 软件安全测试方法

（1）代码审计。代码审计是一种针对源代码的静态安全分析技术，通过定位软件源代码中的逻辑漏洞、安全漏洞和隐患等问题，帮助测试人员更细致地分析软件的安全性能和风险。代码审计需要软件测试人员具备一定的编程技能和代码分析经验，在测试过程中需结合安全知识，通过深入研究软件的实现细节和错误场景，发现软件中存在的潜在漏洞和可能的攻击面。（2）动态安全扫描。动态安全扫描是一种针对应用程序的动态分析技术，主要用于测试Web 应用程序的安全性，可以通过攻击模拟等方式，发现应用程序中存在的漏洞和安全问题。它可以模拟各种攻击场景，并通过发送常见安全漏洞的有效负载，利用安全漏洞获得重要的访问权限，然后使用黑盒和白盒测试技术进行漏洞发现和验证。（3）恶意软件检测。恶意软件检测是一种动态测试技术，主要是检测软件系统中的恶意软件和病毒的存在。它可以通过对恶意软件和病毒的特征进行检测，提供保障用户计算机系统安全性的能力，并对当前和未来威胁情况进行快速响应和处理。（4）压力测试。压力测试是一种基于大量并发操作来模拟系统负载的安全测试技术。它可以评估系统的负载容量和稳定性，并提前发现软件系统在高负荷量下可能出现的安全漏洞或崩溃等问题，以确保系统能够在实际工作条件下保持稳定性。总的来说，软件安全测试是软件测试中的一个重要内容，包含静态分析和动态测试两类技术。测试人员需根据不同检测需求和测试目标，选用不同的测试技术和工具，以达到最高的安全性能和风险控制水平。

5 软件测试和软件安全整体性分析流程

软件测试和软件安全性之间是相互作用的，两者紧密相连。以下是它们之间的一些相互作用：（1）测试可以发现软件中的漏洞和安全问题[2]：包括软件性能、数据保护、身份验证和安全通信等方面。测试人员可以在测试期间发现和报告软件中的漏洞，并且对缺陷进行定位和修复。（2）安全性测试能够确认软件的可信性：避免软件被攻击者进行攻击和入侵。（3）测试可以帮助提高软件的可靠性和可维护性：测试可以发现和引导缺陷密集型的开发人员重视软件性能、安全、数据保护、稳定性等方面，进而提高软件的可靠性和可维护性。（4）安全性测试是测试的一个重要组成部分，在测试阶段安全性问题的发现和解决，有助于提高软件的安全性。（5）安全性测试可以防止未知攻击行为：安全性测试对静态和动态漏洞工具有助于防止未知攻击行为，防止软件被高强度攻击对应策略，确保软件不会被危害，从而保护用户数据和信息的安全。

综上所述，软件测试和软件安全性相互作用、相互支持。测试可以提高软件的可靠性、可维护性，从而保证软件的安全性；安全性测试可以发现软件漏洞和安全威胁，从而改进产品安全性。

在软件测试和软件安全性之间建立一个整体性分析框架，可以有效地整合测试工作和安全性保障，从而发现和解决软件安全问题。

（1）确认需求：需要先确保软件的需求已经充分明确和明确定义，包括数据流图、系统需求和用户需求等[3]。所有的需求应该是可测试的，并且需要在测试计划中得到反映。

（2）确定测试计划：确定测试计划和测试策略，包括测试类型、测试工具、测试环境和测试方法等，在此基础上对软件进行完备的测试。（3）分析和评估风险：评估潜在的安全风险和漏洞，并确定哪些测试是必需的。这些测试应该包括动态和静态的安全性测试，以及包括黑盒和白盒的测试方法。（4）进行测试：执行测试计划，包括单元测试、集成测试和端到端测试，并跟踪记录测试过程中发现的缺陷和漏洞，确保测试覆盖率达到预期。（5）分析和定位问题[4]：分析和定位在测试过程中发现的问题和漏洞，通过漏洞分析、数据流跟踪和代码审计等技术来发现和修复安全问题。（6）修复和验证：修复所有缺陷和漏洞，并对修补程序进行验证,以确认修补是否完全解决了潜在的安全问题。（7）重复测试：重新测试整个软件，并确保缺陷和漏洞已经被修复，并且不会引入其他新的问题。（8）预防措施：制定和实施预防措施，包括代码审计、安全编码、人员管理、加密、安全补丁和安全监控等措施，以确保软件的安全性在最高水平。

这种整体性分析框架能够帮助测试人员了解和识别软件中的潜在安全风险，并为修复安全漏洞提供有效的方法和过程。同时，它还可以帮助提高团队安全意识、提高测试人员和安全人员协作能力。

6 总结

整体性研究在软件测试和软件安全性中的作用和意义不可忽视。首先，整体性研究可以帮助更好地掌握软件测试和安全性的发展趋势和方向；其次，整体性研究可以促进软件测试和安全性技术的创新和应用；最后，整体性研究可以提供多方面的解决方案和思路。

总之，整体性研究在软件测试和软件安全性中具有重要的意义和作用。软件测试和软件安全性的发展在未来将更加重视整体性研究的重要性，进一步推进软件质量和安全性的发展。