34、应用安全测试工具与ALM系统集成实现自动化和可追溯性

最新推荐文章于 2025-10-16 17:04:11 发布

stem5

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分类专栏：构建安全汽车：软件安全之道文章标签：应用安全测试 ALM系统自动化测试

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应用安全测试工具与ALM系统集成实现自动化和可追溯性

在软件开发过程中，应用安全测试至关重要。然而，传统的手动管理需求可追溯性的方式存在诸多问题，如耗时、难以保持信息更新以及容易出错等。为解决这些挑战，将应用安全测试工具与应用生命周期管理（ALM）系统集成是一种有效的解决方案。

1. 手动管理需求可追溯性的挑战

在软件开发中，为了确保软件的安全性，需要使用各种安全应用测试工具进行测试。每次软件发布新版本时，都需要更新可追溯性矩阵文档，以反映不同团队使用不同安全应用测试工具得出的新测试结果。而且，如果需求发生变化或新增需求，测试用例也需要相应更新或添加，这都要在可追溯性矩阵文档中体现。另外，当测试中发现的问题得到解决，软件重新测试通过后，文档也需要再次更新。

这些不同团队执行的活动要求可追溯性矩阵文档持续更新，这使得文档中的信息难以保持相关性和时效性。此外，由于可追溯性矩阵文档中的条目（如需求、测试用例、测试结果和问题）都是手动输入的，这种方式容易出错，很可能因人为失误导致文档不准确。如果可追溯性矩阵文档存在不一致的情况，组织就无法准确全面地了解项目的进展，包括已通过的测试用例数量、已满足的需求数量、剩余待执行的测试用例数量、软件中需要解决的问题数量，以及软件应用是否满足合规要求等。

2. 解决方案：集成应用安全测试工具与ALM系统

为克服上述挑战，将应用安全测试工具与ALM系统集成是一个可行的解决方案。这个方案主要包括以下几个方面：
- 概念描述 ：介绍集成应用安全测试工具与ALM系统以实现测试自动化的操作概述。
- 原型展示 ：展示集成了ALM系统的应用安全测试工具如何对目标系统进行自动化测试，并将相应的测试结果提供给ALM系统。
- 考虑因素讨论 ：讨论组织在构建基于集成应用安全测试工具与ALM系统的解决方案以实现安全测试自动化时需要考虑的因素。

ALM系统对组织管理整个软件开发生命周期（SDLC）的各个阶段很有用。特别是在软件开发阶段，以前的工作表明可以将各种工具链集成到ALM系统中。本方案聚焦于安全软件开发，利用ALM系统中的信息（如软件安全需求和相应的测试用例），将应用安全测试作为开发过程的一部分进行自动化。

3. 集成概念

将应用安全测试工具与ALM系统集成的概念有两个前提条件：
- 安全需求全面捕获 ：软件开发的安全需求要完全记录在ALM系统中。
- 测试用例明确定义 ：用于验证这些需求是否满足的相应测试用例也在ALM系统中定义。

该概念的整体步骤如下：

graph LR
    A[从ALM系统读取测试用例信息] --> B[确定应用安全测试工具及配置/测试计划]
    B --> C[启动应用安全测试工具进行测试]
    C --> D[将测试结果纳入ALM系统]

读取测试用例信息 ：从ALM系统中读取与验证软件开发安全需求相关的测试用例信息。
确定工具及配置 ：根据测试用例，明确所需的应用安全测试工具以及应使用的配置或测试计划。测试用例的编写要清晰表明应使用的工具和配置。
启动测试工具 ：使用预先定义的配置或测试计划启动应用安全测试工具，按照需求和测试用例进行必要的测试。
纳入测试结果 ：将应用安全测试工具的结果纳入ALM系统。ALM系统中测试用例的通过/失败标准明确，可根据实际测试结果更新测试用例的状态。

通过在这些步骤中纳入ALM系统，组织可以将应用安全测试工具的具体结果追溯到相应的测试用例和安全需求，从而实现需求可追溯性。虽然这些步骤也可以手动执行，但本方案的重点是自动化，以减少工作量并避免手动错误。

4. 示例实现

为了展示该概念的实用性和适用性，下面介绍一个示例实现。此示例集成了多种工具来执行上述四个步骤，重点是实现整个过程的自动化。示例中使用的工具和组件包括：
- Defensics ：一种基于黑盒生成的模糊测试工具，支持250多个测试套件，可进行全面的协议和文件格式模糊测试。它可以通过API命令进行控制，方便实现自动化。
- codeBeamer ALM ：作为ALM系统，是一个集成的应用生命周期管理平台，提供从需求管理到软件开发、测试、发布和运营等整个生命周期的相关任务管理功能，还具备针对汽车行业的特定能力。
- Jenkins ：免费开源的自动化服务器，可帮助自动化软件开发过程中与构建、测试和部署软件相关的各种任务，促进持续集成、持续测试和持续交付。
- SUT ：以运行Automotive Grade Linux（AGL）的Raspberry Pi 3嵌入式Linux板作为被测系统（SUT），默认有几个开放端口，支持Wi - Fi和蓝牙无线通信，有多个适合进行模糊测试的协议和接口。

示例实现的工作流程如下：

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px

    A([开始]):::startend --> B(构建并刷入软件到SUT):::process
    B --> C(运行功能测试验证服务或协议):::process
    C --> D{是否满足前提条件?}:::process
    D -- 是 --> E(Jenkins从codeBeamer ALM读取测试用例信息):::process
    D -- 否 --> C
    E --> F(Jenkins启动Defensics并加载测试计划):::process
    F --> G(SUT接收并处理模糊消息):::process
    G --> H(Jenkins检查模糊测试是否完成):::process
    H -- 未完成 --> G
    H -- 完成 --> I(Jenkins获取Defensics测试结果并上传到codeBeamer ALM):::process
    I --> J([结束]):::startend

在开始工作流程之前，需要确保一些前提条件，包括将必要的软件构建并刷入SUT，并对SUT进行一些功能测试，以验证要进行模糊测试的服务或协议在功能上正常工作。

当满足前提条件后，Jenkins作为自动化服务器，通过执行脚本从codeBeamer ALM中读取与软件开发安全需求相关的测试用例信息。例如，在示例中，codeBeamer ALM中定义的一个安全需求是“TCP for IPv4 Server – 100,000 Fuzz Test Cases”，对应的测试用例是“TCP for IPv4 Server – 100,000 Fuzz Test Cases Test”，其成功标准是“最少执行100,000个模糊测试用例且无失败测试用例”。

Jenkins提取测试用例信息后，识别出这是与模糊测试相关的信息，然后使用Defensics的API命令，指示Defensics加载“TCP for IPv4 Server测试计划”，该计划包含了SUT的特定IP地址和TCP端口信息，并启动对SUT的模糊测试。SUT接收并处理模糊的TCP消息。Jenkins会定期检查Defensics的当前模糊测试状态，当至少执行了100,000个模糊测试用例时，判定模糊测试完成。之后，Jenkins请求Defensics的测试结果，并将其上传到codeBeamer ALM的相关测试用例中。

在这个示例中，执行了100,458个“TCP for IPv4 Server”测试套件的模糊测试用例，Defensics检测到SUT处理模糊消息时出现14个失败的模糊测试用例。由于测试用例的成功标准是无失败测试用例，所以codeBeamer ALM将该测试用例标记为失败，并存储了模糊测试运行的其他详细信息，如测试执行时间、测试时长、使用的测试套件名称等，这些信息有助于实现可追溯性。

当开发团队修复了导致14个失败模糊测试用例的问题后，重新进行测试。如果100,000个模糊测试用例成功完成且无失败测试用例，codeBeamer ALM会将相应的测试用例标记为通过。通过这种方式，在codeBeamer ALM中可以全面了解所有相关的安全需求、对应的测试用例以及当前的测试状态，实现需求管理和可追溯性，验证特定需求是否得到满足。

综上所述，将应用安全测试工具与ALM系统集成可以实现安全测试的自动化，减少手动工作量，保持信息的时效性，避免人为错误，有助于组织更好地管理软件开发过程中的安全需求。

应用安全测试工具与ALM系统集成实现自动化和可追溯性

5. 自动化带来的优势

将应用安全测试工具与ALM系统集成实现自动化，为软件开发过程带来了显著的优势，具体如下：
- 节省时间 ：自动化流程避免了手动更新可追溯性矩阵文档的繁琐工作。在传统方式下，每次软件版本更新、需求变更或测试结果变化，都需要人工花费大量时间去更新文档。而自动化后，系统可以自动处理这些更新，大大缩短了整个测试和文档管理的周期。
- 信息实时更新 ：通过自动化，ALM系统能够实时获取应用安全测试工具的最新测试结果，并及时更新相关信息。这使得组织能够随时掌握项目的最新进展，包括已通过和未通过的测试用例数量、需求满足情况等，为决策提供准确的数据支持。
- 减少错误 ：手动操作容易出现人为错误，如输入错误、遗漏更新等。自动化流程基于预设的规则和配置运行，能够确保应用安全测试工具按照正确的配置执行测试，并将准确的结果上传到ALM系统中，从而提高了测试结果的可靠性和可追溯性。

6. 实际应用中的注意事项

在实际应用将应用安全测试工具与ALM系统集成的方案时，组织还需要注意以下几个方面：
- 工具兼容性 ：不同的应用安全测试工具和ALM系统可能存在兼容性问题。在选择工具和系统时，需要确保它们能够无缝集成。例如，Defensics、codeBeamer ALM和Jenkins能够在示例实现中良好协作，但其他工具组合可能需要进行额外的配置和调试。
- 测试用例编写规范 ：测试用例的编写质量直接影响自动化流程的执行效果。测试用例必须清晰明确地指定所需的应用安全测试工具和相应的配置或测试计划。如果测试用例编写不规范，可能导致工具无法正确执行测试，或者测试结果无法准确反映需求的满足情况。
- 数据安全 ：在集成过程中，涉及到大量的敏感数据，如软件代码、测试结果和安全需求等。组织需要采取有效的数据安全措施，确保这些数据在传输和存储过程中的安全性，防止数据泄露和恶意攻击。

7. 未来发展趋势

随着软件开发行业的不断发展，应用安全测试工具与ALM系统集成的方案也将不断演进。以下是一些可能的未来发展趋势：
- 更广泛的工具集成 ：未来可能会有更多类型的应用安全测试工具被集成到ALM系统中，以提供更全面的安全测试覆盖。除了现有的静态代码分析、软件成分分析、漏洞扫描和模糊测试工具，还可能会集成新兴的安全测试技术，如人工智能辅助测试、区块链安全测试等。
- 智能化自动化 ：借助人工智能和机器学习技术，自动化流程将变得更加智能。系统可以自动分析测试结果，预测潜在的安全风险，并根据历史数据优化测试用例和配置，提高测试效率和准确性。
- 跨平台集成 ：随着软件开发越来越多地涉及到跨平台应用，集成方案也将支持跨平台的安全测试。组织可以在不同的操作系统、设备和网络环境下进行统一的安全测试和管理。

8. 总结

将应用安全测试工具与ALM系统集成是解决传统手动管理需求可追溯性问题的有效途径。通过自动化的测试流程和需求管理，组织能够提高软件开发过程中的安全性和效率，减少错误和成本。在实际应用中，需要注意工具兼容性、测试用例编写规范和数据安全等问题。未来，该方案将朝着更广泛的工具集成、智能化自动化和跨平台集成的方向发展。

整个集成方案的主要流程可以用以下mermaid流程图再次概括：

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px

    A([开始]):::startend --> B(准备ALM系统，录入安全需求和测试用例):::process
    B --> C(选择合适的应用安全测试工具):::process
    C --> D(集成工具和ALM系统):::process
    D --> E(自动化执行测试流程):::process
    E --> F(获取测试结果并更新ALM系统):::process
    F --> G(分析结果，进行需求追溯和管理):::process
    G --> H([结束]):::startend

通过上述的集成方案和自动化流程，组织能够更好地应对软件开发过程中的安全挑战，确保软件的质量和安全性。同时，随着技术的不断发展，该方案也将不断完善和优化，为软件开发行业带来更多的价值。