專利名稱：基于攻擊模式的軟件安全缺陷庫系統(tǒng)及其管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟件構(gòu)建方法，特別是涉及一種在軟件開發(fā)周期中，基于攻擊模式 的軟件安全缺陷發(fā)現(xiàn)及解決方法。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及以及對軟件安全可信方面要求的提高，軟件缺陷導(dǎo)致軟件的開發(fā) 現(xiàn)狀不能令人滿意。軟件缺陷是軟件工作產(chǎn)品中不滿足指定要求的成分，是造成軟件故 障乃至失效的內(nèi)在原因。它的產(chǎn)生貫穿于整個軟件項目開發(fā)生命周期，要從根本上降低 安全可信軟件的開發(fā)成本，提高所開發(fā)軟件的可靠性，就必須在需求、設(shè)計等早期階段 即關(guān)注該類軟件缺陷問題和性質(zhì)。攻擊模式描述外部攻擊者對系統(tǒng)實施攻擊的行為過 程，其針對的目標(biāo)與系統(tǒng)缺陷存在對應(yīng)關(guān)系，而軟件缺陷是軟件內(nèi)在的安全隱患問題， 是由軟件開發(fā)、部署、使用過程中的不當(dāng)處理產(chǎn)生的。目前，關(guān)于軟件可信與安全的研 究主要有三個角度1)從軟件開發(fā)者的角度，研究軟件安全工程方法學(xué)；2)從攻擊者 的角度，研究發(fā)現(xiàn)新的攻擊方法，如何應(yīng)用和防御這些攻擊方法；3)從軟件本身，研 究軟件自身缺陷的發(fā)現(xiàn)、管理和使用。
從軟件系統(tǒng)的觀點看，軟件安全問題是隱藏在其內(nèi)部的軟件缺陷和來自系統(tǒng)外部的 攻擊相互作用的產(chǎn)物。當(dāng)前國內(nèi)外的研究大都孤立地從上述兩個單方面開展研究，沒有 系統(tǒng)地結(jié)合攻擊者、軟件缺陷及軟件開發(fā)過程三者之間的相互關(guān)系和相互影響，因而不 能很好地結(jié)合系統(tǒng)攻擊模式，對軟件缺陷的分類和管理所帶來的軟件安全問題。
綜上所述，本發(fā)明試圖解決的核心問題包括從攻擊模式到軟件缺陷及緩和方案的 對應(yīng)關(guān)系；從軟件開發(fā)生命周期的視野看待攻擊方法模式和軟件缺陷，確立軟件缺陷分 類和管理體系，提供必要的知識庫和管理工具；以及如何建立完善的軟件缺陷分類和管 理體系來保障軟件質(zhì)量管理的策劃和實施、軟件缺陷的跟蹤和管理、軟件質(zhì)量目標(biāo)的設(shè) 定和實現(xiàn)、軟件過程能力基線的創(chuàng)建和優(yōu)化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于攻擊模式的軟件安全缺陷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 機器管理方法，在包括需求分析、設(shè)計和編碼等階段的軟件開發(fā)周期內(nèi)，結(jié)合對攻擊 模式的解析，通過構(gòu)建軟件安全缺陷庫，實現(xiàn)軟件缺陷的自動發(fā)現(xiàn)、分類和管理。
本發(fā)明提出了一種基于攻擊模式的軟件安全缺陷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)機器管理方法，包括 安全缺陷數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建單元和管理單元以及安全缺陷本體，所述安全缺陷數(shù)據(jù)庫的 構(gòu)建單元包括建立從攻擊模式到軟件缺陷結(jié)構(gòu)的映射；建立從攻擊模式與安全缺陷 的映射還包括安全缺陷與對應(yīng)緩和方案的映射，并將以上兩個映射構(gòu)建成統(tǒng)一的模 型；
安全缺陷數(shù)據(jù)庫的管理單元包括安全缺陷信息收集、分類兩個模塊，信息收集 基于WEB主題挖掘技術(shù)，缺陷分類基于本體技術(shù)；其中
信息收集模塊，通過管理員接口指定初始URL描述抓取列表，并在聚焦爬蟲抓 取列表的過程中計算網(wǎng)頁關(guān)聯(lián)度并選擇URL，以豐富抓取列表；通過網(wǎng)頁選擇器選 擇頁面存儲，并建立索引；
分類模塊，根據(jù)從攻擊模式抽象出的安全缺陷，建立安全缺陷本體，用于判定 缺陷類別，實現(xiàn)關(guān)鍵字匹配的功能，設(shè)定判定一個新缺陷的標(biāo)準(zhǔn)為計算當(dāng)前缺陷 與已存在分類的相似度，當(dāng)相似度均低于閾值時，在庫中新建分類，否則選擇相似 度最高的分類作為新增的安全缺陷所屬類；該閾值的取值范圍是0.2-0.5;
對上述兩個模塊獲得的安全缺陷信息，采用文本分析技術(shù)進(jìn)一步從中提取軟件 安全缺陷，并轉(zhuǎn)化為滿足安全缺陷數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，利用缺陷分類的本體判 定缺陷類別，并添加新類或添加新項。
所述從攻擊模式到軟件缺陷結(jié)構(gòu)的映射，是指攻擊模式行為序列與缺陷結(jié)構(gòu)的映 射，其中缺陷結(jié)構(gòu)包括缺陷標(biāo)識、前置/后置條件、缺陷的層次。
所述緩和方案作為總體的緩和方案，被分解為若干獨立可重復(fù)的個體緩和，并且 建立成可重用的緩和方案庫。
所述攻擊模式取自安全編碼階段的攻擊模式庫，該攻擊模式庫利用系統(tǒng)漏洞檢 測工具獲得；所述安全缺陷取自軟件安全設(shè)計階段的緩和方案庫或誤用例庫，該緩 和方案庫分別利用威脅建模工具或安全需求分析工具獲得、該誤用例庫利用安全需 求分析工具獲得；所述緩和方案取自安全設(shè)計階段的安全缺陷庫，軟件安全設(shè)計階 段的安全缺陷庫利用威脅建模工具獲得。將上述三個階段，即安全需求分析階段、安全設(shè)計階段以及安全編碼階段所提 供的輔助工具集封裝為服務(wù)接口，即安全需求工具接口、安全設(shè)計工具接口和安全 編碼工具接口中，并以UDDI形式封裝隱藏內(nèi)部實現(xiàn)，用戶使用時，根據(jù)不同需要， 可通過遠(yuǎn)程接口調(diào)用的方式直接調(diào)用所需服務(wù)接口 。
所述安全缺陷本體包括建立一系列匹配規(guī)則、建立對應(yīng)權(quán)值、建立閾值用于判定 是否添加一個新的缺陷類。
所述安全缺陷數(shù)據(jù)庫進(jìn)行封裝后，基于web服務(wù)接口進(jìn)行發(fā)布。
本發(fā)明還提出了基于攻擊模式的軟件安全缺陷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全缺陷數(shù)據(jù)庫管 理方法，該方法包括以下步驟
安全缺陷數(shù)據(jù)庫的管理單元包括安全缺陷信息收集、分類兩個模塊，信息收集， 缺陷分類基于本體技術(shù)；其中
基于WEB主題挖掘技術(shù)的安全缺陷信息收集操作通過管理員接口指定初始
URL描述抓取列表，并在聚焦爬蟲抓取列表的過程中計算網(wǎng)頁關(guān)聯(lián)度并選擇URL， 以豐富抓取列表；通過網(wǎng)頁選擇器選擇頁面存儲，并建立索引；
基于缺陷分類本體技術(shù)的安全缺陷分類操作根據(jù)從攻擊模式抽象出的安全缺 陷，建立安全缺陷本體，用于判定缺陷類別，實現(xiàn)關(guān)鍵字匹配的功能，設(shè)定判定一 個新缺陷的標(biāo)準(zhǔn)為計算當(dāng)前缺陷與已存在分類的相似度，當(dāng)相似度均低于閾值時， 在庫中新建分類，否則選擇相似度最高的分類作為新增的安全缺陷所屬類。
對上述兩個操作獲得的安全缺陷信息，采用文本分析技術(shù)進(jìn)一步從中提取軟件 安全缺陷，并轉(zhuǎn)化為滿足安全缺陷數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，利用缺陷分類的本體判 定缺陷類別，并添加新類或新項。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明同時結(jié)合外界的攻擊模式分析以及面向安全軟件開發(fā) 周期來構(gòu)建安全性缺陷數(shù)據(jù)庫模型，以降低軟件產(chǎn)品安全缺陷，提高軟件質(zhì)量，從 而滿足不同階段對軟件安全缺陷實例的不同需求，可用于支持安全性缺陷模型的數(shù) 據(jù)服務(wù)，本發(fā)明所帶來的積極效果包括
1、 提出安全性缺陷數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法，用于指導(dǎo)安全性缺陷數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建。用 戶可根據(jù)該方法構(gòu)建符合自己需求的特色缺陷數(shù)據(jù)庫，提高工作效率，減少人力、 財力資源消耗；
2、 提出基于攻擊模式的缺陷分類方法，從新的視角研究缺陷分類的技術(shù)依據(jù)，
6從而豐富缺陷模型領(lǐng)域的研究。同時利用本體技術(shù)豐富缺陷語義信息，提高了缺陷 分類技術(shù)的精確性，使得對新項的入庫操作效率更高；
3、開發(fā)了將安全性缺陷數(shù)據(jù)庫應(yīng)用于軟件需求分析、設(shè)計和編碼輔助工具集， 并在后期通過web服務(wù)服務(wù)技術(shù)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行封裝，為用戶提供接口實現(xiàn)査詢、更 新、維護(hù)等操作，提高了用戶的商務(wù)效率。


圖1為本發(fā)明的基于攻擊模式的軟件安全缺陷庫系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明的基于攻擊模式的軟件安全缺陷系統(tǒng)的安全缺陷數(shù)據(jù)庫管理模塊圖。
具體實施例方式
對缺陷進(jìn)行有效的分類與管理有利于提高軟件項目管理水平和質(zhì)量。通過建立安全 缺陷庫來動態(tài)搜集和管理軟件缺陷，為軟件缺陷的存儲、分類和管理提供了有利的空間。 為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，需要制定針對安全軟件缺陷庫的缺陷分類方法。分類的目的是對軟 件缺陷進(jìn)行度量和分析軟件缺陷產(chǎn)生的過程原因、改進(jìn)軟件過程、預(yù)防軟件缺陷、改進(jìn) 軟件質(zhì)量、提高組織的軟件開發(fā)能力的成熟度。
本發(fā)明的設(shè)計思路包括
1) 研究攻擊模式和軟件缺陷的分類體系，歸納從攻擊模式到軟件缺陷結(jié)構(gòu)的映 射關(guān)系，給出一種形式化的安全軟件工程開發(fā)方法學(xué)。
2) 提出一個安全性缺陷數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法，基于語義網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)一個 包括攻擊模式庫、誤用例庫、安全性缺陷庫、緩和方案庫等的軟件安全開發(fā)案例知 識庫。
3) 基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研究新的攻擊模式和缺陷的自動發(fā)現(xiàn)、識別、分類方法， 以及缺陷的分級機制和缺陷數(shù)據(jù)庫的主動更新機制，開發(fā)相應(yīng)的工具集，通過web 挖掘從網(wǎng)絡(luò)上自動的捕獲新的安全缺陷，以自動化的方式實現(xiàn)快速有效的對數(shù)據(jù)庫 的內(nèi)容進(jìn)行豐富?！?br> 4) 開發(fā)一個基于缺陷數(shù)據(jù)庫的輔助軟件開發(fā)工具集，具備軟件缺陷的搜索過濾 和選擇替換等功能，輔助在軟件開發(fā)過程中尋找安全漏洞并推薦緩和方案，以便在 軟件開發(fā)的早期即發(fā)現(xiàn)安全隱患，并給出合理的解決方案。本發(fā)明的安全缺陷分類采用正交缺陷分類方法，該方法總結(jié)在軟件開發(fā)過程中不同 軟件缺陷出現(xiàn)的頻度，分析缺陷數(shù)據(jù)對各階段的主要缺陷類型所占比例并進(jìn)行統(tǒng)計，可 以明顯地觀察出各種缺陷類型在連續(xù)階段的變化趨勢。將每種缺陷類型的實際分布情況 與理想分布模型進(jìn)行對比，可以清楚地知道缺陷類型的實際分布是否存在異常趨勢。這 種反饋對開發(fā)過程是非常必要的，在異常趨勢剛出現(xiàn)時及時停止過程，解決過程中的問 題，從而節(jié)約成本、降低風(fēng)險。
對缺陷進(jìn)行管理的最終目標(biāo)是最大限度地減少缺陷的出現(xiàn)率，從而提高軟件產(chǎn)品 的質(zhì)量。備忘是一個缺陷管理系統(tǒng)最基本的作用。缺陷的產(chǎn)生、變更需及時通知相關(guān)人 員，使其能隨時查詢不同狀況的缺陷數(shù)據(jù)。項目管理者應(yīng)該能夠及時全面了解目前的項 目狀況，監(jiān)控并調(diào)整缺陷數(shù)據(jù)。進(jìn)行缺陷管理的目的，即通過收集缺陷、分析和統(tǒng)計缺 陷、排除缺陷以及預(yù)防缺陷等步驟達(dá)到有效地減少軟件產(chǎn)品的缺陷數(shù)。對已收集到的缺 陷進(jìn)行統(tǒng)計分析，總結(jié)缺陷出現(xiàn)的原因，以達(dá)到預(yù)防的目的。要實現(xiàn)這個目的，必須要 有進(jìn)行定量分析的缺陷源，這就決定必須對發(fā)現(xiàn)的每個缺陷進(jìn)行管理。
本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括安全缺陷數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建單元IO和管理單元 20、以及安全缺陷本體30:
1、安全缺陷數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建單元10
該單元包括建立從攻擊模式到軟件缺陷結(jié)構(gòu)的映射，包括攻擊模式101與安全 缺陷102的映射，即攻擊模式行為序列與缺陷結(jié)構(gòu)(如缺陷標(biāo)識，前置后置條件， 缺陷的層次)的映射，還包括安全缺陷102與對應(yīng)緩和方案103的映射，緩和方案 103作為總體的緩和方案，被分解為若干獨立可重復(fù)的個體緩和，并且建立成可重用 的緩和方案庫。在此基礎(chǔ)上，統(tǒng)一這兩個映射，構(gòu)建統(tǒng)一的模型。
上述攻擊模式101取自安全編碼階段IIO的攻擊模式庫107，該攻擊模式庫107 利用系統(tǒng)漏洞檢測工具獲得；上述安全缺陷102取自軟件安全設(shè)計階段109的緩和 方案庫105或誤用例庫104，該緩和方案庫105分別利用威脅建模工具或安全需求分 析工具獲得、該誤用例庫104利用安全需求分析工具獲得，上述緩和方案取自安全 設(shè)計階段109的安全缺陷庫106，軟件安全設(shè)計階段109的安全缺陷庫利用威脅建模 工具獲得。本發(fā)明的安全缺陷數(shù)據(jù)庫還可以在進(jìn)行封裝后，基于web服務(wù)接口進(jìn)行 發(fā)布。
安全性缺陷數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)
根據(jù)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方法，所建立的安全性缺陷數(shù)據(jù)庫擁有4個分庫(1) 攻擊模式庫
是對大量攻擊模式搜集、總結(jié)后建立的數(shù)據(jù)庫原型，提供映射接口以供提取安 全缺陷時使用。
(2) 誤用例庫
提供安全需求分析階段的用例圖中，代表安全缺陷的誤用例與用例匹配的功能。
(3) 安全缺陷庫
基于威脅樹/攻擊樹模型提供缺陷結(jié)構(gòu)信息，缺陷分類方法，缺陷分級方法的實 現(xiàn)過程，并進(jìn)一步支持基于特征匹配的程序分析技術(shù)以及支持主動提供相關(guān)解決方 案。
(4) 緩和方案庫
通過組合獨立方案形成的一個可重用的緩和方案數(shù)據(jù)庫，對應(yīng)發(fā)現(xiàn)的安全缺陷。 2、安全缺陷數(shù)據(jù)庫的管理單元20
安全缺陷數(shù)據(jù)庫的管理單元20包括安全缺陷信息收集v分類兩個模塊，信息收 集基于WEB主題挖掘技術(shù)，缺陷分類基于本體技術(shù)。安全缺陷數(shù)據(jù)庫管理模塊的體 系結(jié)構(gòu)如圖2所示
信息收集，通過管理員接口 201指定初始URL描述抓取列表202，并在聚焦爬 蟲203抓取列表202的過程中計算網(wǎng)頁關(guān)聯(lián)度并選擇URL，以便豐富抓取列表202; 網(wǎng)頁選擇器204則負(fù)責(zé)計算網(wǎng)頁的重要程度， 一旦發(fā)現(xiàn)中心型網(wǎng)頁，并由此動態(tài)決 定網(wǎng)頁的訪問順序，評估網(wǎng)頁選擇滿足要求的頁面并存儲頁面信息205。
安全缺陷分類時，根據(jù)從攻擊模式抽象出的安全缺陷，建立"安全缺陷"本體 30，用于判定缺陷類別，實現(xiàn)關(guān)鍵字匹配的功能。內(nèi)容包括建立一系列匹配規(guī)則、 建立對應(yīng)權(quán)值、建立閾值用于判定是否添加一個新的缺陷類。初步設(shè)定判定一個新 缺陷的標(biāo)準(zhǔn)為計算當(dāng)前缺陷與已存在分類的相似度(即權(quán)值)，當(dāng)相似度均低于閾值 時，在庫中新建分類，否則選擇相似度最高的分類作為新增的安全缺陷所屬類。
最后，根據(jù)這兩方面的信息，采用文本分析技術(shù)進(jìn)一步從中提取軟件安全缺陷， 并轉(zhuǎn)化為滿足安全缺陷數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，利用缺陷分類的本體判定缺陷類別， 并添加新類或添加新項。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)庫具有兩個不同的應(yīng)用角度
應(yīng)用角度一將本發(fā)明的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用于安全軟件開發(fā)生命周期，包括3個不同 階段安全需求階段，提供安全需求分析工具，確定用例歸屬的攻擊模式、缺陷類別并找到相應(yīng)的緩和方案；設(shè)計階段，提供可擴展的安全軟件開發(fā)環(huán)境中威脅建模 工具；編碼階段，提供基于源碼的系統(tǒng)漏洞檢測工具，以及基于下推自動機的模型 檢測驗證。研究對有限狀態(tài)自動機形式表示的攻擊模式與安全性缺陷的建模方法； 同時利用程序的控制流圖將程序源碼建模為下推自動機。之后使用模型驗證算法對 這兩個模型進(jìn)行驗證，判定代碼中的安全漏洞。
應(yīng)用角度二將本發(fā)明的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用于web服務(wù)提供者使用web服務(wù)的方式 封裝安全性缺陷數(shù)據(jù)庫，提供安全性缺陷數(shù)據(jù)庫的訪問接口服務(wù)程序，并以UDDI
發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)注冊發(fā)布這些服務(wù)信息，從而減少用戶資源消耗，并為更高數(shù)量級別的用 戶提供服務(wù)。
從上述數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用角度上，軟件產(chǎn)品開發(fā)過程中，基于已經(jīng)建立的安全性缺
陷數(shù)據(jù)庫，可通過在開發(fā)過程的3個不同階段使用缺陷數(shù)據(jù)庫提供的輔助工具集， 來發(fā)現(xiàn)軟件產(chǎn)品中的安全缺陷并提供解決方案，從而提高產(chǎn)品的安全特性。
1、 安全需求階段提供軟件安全需求分析工具。在用戶需要進(jìn)行安全需求分析
時，該工具以用戶提供的用例圖作為輸入，以安全性缺陷數(shù)據(jù)庫的分庫一誤用例庫 作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)進(jìn)行分析，內(nèi)容包括掃描用例圖，獲取用例及其之間的關(guān)系，根據(jù)用 例的名稱及其執(zhí)行路徑等特征，與誤用例庫比對等。該工具用于發(fā)現(xiàn)用例中是否存 在安全缺陷，輸出結(jié)果為發(fā)現(xiàn)的安全缺陷所歸屬的攻擊模式、缺陷類別，之后通過 查找數(shù)據(jù)庫分庫一緩和方案庫來提供相應(yīng)的緩和方案。
2、 安全設(shè)計階段提供可擴展的安全軟件開發(fā)環(huán)境中威脅建模工具。功能模塊 1:提供帶拖放的圖形化建模功能，輔助分析和設(shè)計人員對軟件進(jìn)行威脅建模。從軟 件開發(fā)人員提供的軟件用例圖，活動圖中獲取軟件的資產(chǎn)信息、信息流、信任邊界 等信息，構(gòu)建基于威脅樹的威脅模型。功能模塊2:基于功能模塊1中建立的威脅樹 模型，并參照數(shù)據(jù)庫分庫一安全缺陷庫中的缺陷項的各屬性描述，對類圖實行安全 檢查，評估威脅模型的安全屬性，包括定性分析和定量計算，獲得攻擊危害程度的 降序排列。根據(jù)評估結(jié)果，制定緩和方案并生成軟件設(shè)計階段的安全軟件開發(fā)文檔。
3、 安全編碼階段提供基于源碼的系統(tǒng)漏洞檢測工具。以安全性缺陷數(shù)據(jù)庫作 為本靜態(tài)代碼分析工具的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，以用戶提供的源碼作為輸入，本工具將攻擊模
式用一個有限狀態(tài)自動機(FSA)來表示，F(xiàn)SA的一個變換就表示一個安全相關(guān)操作 的執(zhí)行，而FSA的最終狀態(tài)就表示程序的危險狀態(tài)，程序能夠達(dá)到這個狀態(tài)就表示 有可能被攻擊。再利用程序的控制流圖將程序源碼建模為下推自動機(PDA)，最后
10使用模型驗證算法來驗證這兩個模型。此檢測結(jié)果作為工具的輸出，可以判定代碼 中是否存在安全漏洞。
為了提高本數(shù)據(jù)庫的通用性，同時將上述三個階段提供的輔助工具集封裝為服 務(wù)接口的形式發(fā)布，提供訪問調(diào)用功能，滿足更多用戶使用。將上述三個階段所實 現(xiàn)的輔助工具集合劃分到三個功能模塊(安全需求工具接口、安全設(shè)計工具接口和 安全編碼工具接口)中，以UDDI形式封裝隱藏內(nèi)部實現(xiàn)。用戶使用時，根據(jù)不同需 要，可通過遠(yuǎn)程接口調(diào)用的方式直接調(diào)用所需服務(wù)，減少用戶資源消耗，實現(xiàn)數(shù)據(jù) 庫的復(fù)雜內(nèi)部實現(xiàn)對用戶的透明化。
從數(shù)據(jù)庫管理角度上，由于安全性缺陷數(shù)據(jù)庫不可能包含所有的缺陷，新的安 全缺陷的會不斷出現(xiàn)，如果用戶需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的自動更新或者將自定義的安全缺 陷手工添加至數(shù)據(jù)庫中，本數(shù)據(jù)庫提供相應(yīng)的工具，實現(xiàn)自動化的安全缺陷發(fā)現(xiàn)以 及導(dǎo)入機制。
1、 準(zhǔn)備工作階段根據(jù)從攻擊模式抽象出的安全缺陷，建立從語義角度分析安 全特征的本體模型。該本體模型構(gòu)造出網(wǎng)頁分類器被用于過濾聚焦爬蟲從web上抓 取的信息。
2、 數(shù)據(jù)庫更新階段通過管理員接口指定初始URL描述抓取目標(biāo)，并在聚焦爬 蟲抓取目標(biāo)過程中計算網(wǎng)頁關(guān)聯(lián)度并選擇URL豐富抓取列表；網(wǎng)頁選擇器則負(fù)責(zé)計
算網(wǎng)頁的重要程度，發(fā)現(xiàn)中心型網(wǎng)頁，并由此動態(tài)決定網(wǎng)頁的訪問順序，評估網(wǎng)頁
選擇滿足要求的頁面并存儲；之后采用文本分析技術(shù)進(jìn)一步從中提取軟件安全缺陷，
并轉(zhuǎn)化為滿足安全缺陷數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，利用缺陷分類的本體判定缺陷類別， 并添加新類或添加新項。
綜上所述，本數(shù)據(jù)庫支持在軟件開發(fā)過程中的三個不同階段為軟件添加安全特
性；同時提供主動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上存在的安全缺陷，并通過關(guān)鍵字模糊匹配的方法實現(xiàn) 主動添加項至已有類別或者主動添加新類別的功能，以及動態(tài)維護(hù)數(shù)據(jù)庫的功能。
權(quán)利要求
1. 一種基于攻擊模式的軟件安全缺陷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包括安全缺陷數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建單元和管理單元以及安全缺陷本體，其特征在于，所述安全缺陷數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建單元包括建立從攻擊模式到軟件缺陷結(jié)構(gòu)的映射；建立從攻擊模式與安全缺陷的映射還包括安全缺陷與對應(yīng)緩和方案的映射，并將以上兩個映射構(gòu)建成統(tǒng)一的模型；安全缺陷數(shù)據(jù)庫的管理單元包括安全缺陷信息收集、分類兩個模塊，其中，信息收集模塊，通過管理員接口指定初始URL描述抓取列表，并在聚焦爬蟲抓取列表的過程中計算網(wǎng)頁關(guān)聯(lián)度并選擇URL，以豐富抓取列表；通過網(wǎng)頁選擇器選擇頁面存儲，并建立索引；分類模塊，根據(jù)從攻擊模式抽象出的安全缺陷，建立安全缺陷本體，用于判定缺陷類別，實現(xiàn)關(guān)鍵字匹配的功能，設(shè)定判定一個新缺陷的標(biāo)準(zhǔn)為計算當(dāng)前缺陷與已存在分類的相似度，當(dāng)相似度均低于閾值時，在庫中新建分類，否則選擇相似度最高的分類作為新增的安全缺陷所屬類，該閾值的取值范圍是0.2-0.5；對上述兩個模塊獲得的安全缺陷信息，采用文本分析技術(shù)進(jìn)一步從中提取軟件安全缺陷，并轉(zhuǎn)化為滿足安全缺陷數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，利用缺陷分類的本體判定缺陷類別，并添加新類或添加新項。
2. 如權(quán)利要求l所述的基于攻擊模式的軟件安全缺陷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其特征在于， 所述安全缺陷數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建單元所構(gòu)建的安全性缺陷數(shù)據(jù)庫擁有4個分庫攻擊模式 庫，是對大量攻擊模式搜集、總結(jié)后建立的數(shù)據(jù)庫原型，提供映射接口以供提取安 全缺陷時使用；誤用例庫，提供安全需求分析階段的用例圖中，代表安全缺陷的誤 用例與用例匹配的功能；安全缺陷庫，基于威脅樹/攻擊樹模型提供缺陷結(jié)構(gòu)信息， 缺陷分類方法，缺陷分級方法的實現(xiàn)過程，并進(jìn)一步支持基于特征匹配的程序分析 技術(shù)以及支持主動提供相關(guān)解決方案；以及緩和方案庫，
3. 如權(quán)利要求1所述的基于攻擊模式的軟件安全缺陷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其特征在于，所 述從攻擊模式到軟件缺陷結(jié)構(gòu)的映射，是指攻擊模式行為序列與缺陷結(jié)構(gòu)的映射，其 中缺陷結(jié)構(gòu)包括缺陷標(biāo)識、前置/后置條件、缺陷的層次。
4.如權(quán)利要求l所述的基于攻擊模式的軟件安全缺陷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其特征在于， 所述緩和方案作為總體的緩和方案，被分解為若干獨立可重復(fù)的個體緩和，并且建立 成可重用的緩和方案庫。
5. 如權(quán)利要求l所述的基于攻擊模式的軟件安全缺陷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其特征在于， 所述攻擊模式取自安全編碼階段的攻擊模式庫，該攻擊模式庫利用系統(tǒng)漏洞檢測工 具獲得；所述安全缺陷取自軟件安全設(shè)計階段的緩和方案庫或誤用例庫，該緩和方 案庫分別利用威脅建模工具或安全需求分析工具獲得、該誤用例庫利用安全需求分 析工具獲得；所述緩和方案取自安全設(shè)計階段的安全缺陷庫，軟件安全設(shè)計階段的 安全缺陷庫利用威脅建模工具獲得。
6. 如權(quán)利要求l所述的基于攻擊模式的軟件安全缺陷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其特征在于， 將上述三個階段，即安全需求分析階段、安全設(shè)計階段以及安全編碼階段所提供的 輔助工具集封裝為服務(wù)接口，即安全需求工具接口、安全設(shè)計工具接口和安全編碼 工具接口中，并以UDDI形式封裝隱藏內(nèi)部實現(xiàn)，用戶使用時，根據(jù)不同需要，可通 過遠(yuǎn)程接口調(diào)用的方式直接調(diào)用所需服務(wù)接口 。
7. 如權(quán)利要求l所述的基于攻擊模式的軟件安全缺陷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其特征在于， 所述安全缺陷本體包括建立一系列匹配規(guī)則、建立對應(yīng)權(quán)值、建立閾值用于判定是否 添加一個新的缺陷類。
8. 如權(quán)利要求l所述的基于攻擊模式的軟件安全缺陷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其特征在于， 所述安全缺陷數(shù)據(jù)庫進(jìn)行封裝后，基于web服務(wù)接口進(jìn)行發(fā)布。
9.如權(quán)利要求1所述的基于攻擊模式的軟件安全缺陷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全缺陷數(shù) 據(jù)庫管理方法，其特征在于，該方法包括以下歩驟安全缺陷數(shù)據(jù)庫的管理單元包括安全缺陷信息收集、分類兩個模塊，信息收集， 缺陷分類基于本體技術(shù)；其中基于WEB主題挖掘技術(shù)的安全缺陷信息收集操作通過管理員接口指定初始 URL描述抓取列表，并在聚焦爬蟲抓取列表的過程中計算網(wǎng)頁關(guān)聯(lián)度并選擇URL， 以豐富抓取列表；通過網(wǎng)頁選擇器選擇頁面存儲，并建立索引；基于缺陷分類本體技術(shù)的安全缺陷分類操作根據(jù)從攻擊模式抽象出的安全缺 陷，建立安全缺陷本體，用于判定缺陷類別，實現(xiàn)關(guān)鍵字匹配的功能，設(shè)定判定一 個新缺陷的標(biāo)準(zhǔn)為計算當(dāng)甜缺陷與己存在分類的相似度，當(dāng)相似度均低于閾值時， 在庫中新建分類，否則選擇相似度最高的分類作為新增的安全缺陷所屬類。對上述兩個操作獲得的安全缺陷信息，采用文本分析技術(shù)進(jìn)一歩從中提取軟件 安全缺陷，并轉(zhuǎn)化為滿足安全缺陷數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，利用缺陷分類的本體判 定缺陷類別，并添加新類或新項。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于攻擊模式的軟件安全缺陷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包括安全缺陷數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建單元和管理單元以及安全缺陷本體，其特征在于，所述安全缺陷數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建單元包括建立從攻擊模式到軟件缺陷結(jié)構(gòu)的映射；建立從攻擊模式與安全缺陷的映射還包括安全缺陷與對應(yīng)緩和方案的映射，并將以上兩個映射構(gòu)建成統(tǒng)一的模型；安全缺陷數(shù)據(jù)庫的管理單元包括安全缺陷信息收集、分類兩個模塊，信息收集基于WEB主題挖掘技術(shù)，缺陷分類基于本體技術(shù)；本發(fā)明同時結(jié)合外界的攻擊模式分析以及面向安全軟件開發(fā)周期來構(gòu)建安全性缺陷數(shù)據(jù)庫模型，以降低軟件產(chǎn)品安全缺陷，提高軟件質(zhì)量，從而滿足不同階段對軟件安全缺陷實例的不同需求，并且可用于支持安全性缺陷模型的數(shù)據(jù)服務(wù)。
文檔編號G06F17/30GK101452469SQ20081015443
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者丁剛剛, 然 劉, 李曉紅, 許光全, 邢金亮 申請人:天津大學(xué)