基于消息变异与网络建模的Web服务系统脆弱性分析

随着面向服务开发范型的广泛普及与应用，通过Web服务构建而成的系统在整个软件领域所占的比重越来越大。然而，由于该类系统是通过聚合分布在互联网上的服务单元而形成的，一方面各服务单元在质量和构造上存在较大差异，另一方面互联网是一个动态多变、低度耦合的环境。因此，如何确保Web服务系统的可信性便成为一个极具挑战性的问题。. 本课题紧紧围绕Web服务系统脆弱性分析和度量开展研究工作，完成的研究工作主要有：(1)在分析SOAP消息协议格式及安全控制策略的基础上，提出服务消息的变异模型。在此模型的基础上，从消息机密性、完整性和身份认证等角度定义了不同类型的安全规则变异算子，并给出了基于安全规则变异的测试用例生成算法。同时，摆脱一次仅植入一个变异体的局限，分析同时植入多个变异体的测试效果。(2)为了保证整个Web服务系统的可信性，除了对服务之间的通信开展测试外，还需要以最大的可能保证服务单元的可靠性。为此，我们深入研究了运用元启发式搜索算法来生成高覆盖能力测试用例集的算法。针对粒子群优化、和声搜索和蚁群优化等多种算法开展了研究，并就生成的测试用例集覆盖能力等和传统的遗传算法开展了较为详尽的对比分析。(3)通过从BPEL、OWL-S等文件中提取服务组合逻辑，同时核定每个服务单元的脆弱性以及出现脆弱性故障的类型。在此基础上，通过在测试环境中模拟运行的手段来预测整个系统的脆弱性，以及触发系统崩溃的脆弱点。(4)针对部分服务单元可信性指标难以获取的问题，综合运用基于Pearson相关系数和Slope One两种协同过滤技术提出一种混合式的预测算法SASO，用以预测特定用户所缺失的Web服务质量观测记录。为了进一步提升预测精度，还运用统计过程控制来抹平异常数据点的干扰。. 总之，本课题通过Web服务软件的脆弱性分析和测试方法开展研究，就测试用例生成、脆弱性度量和服务质量预测等具体问题提出了一些对应的算法和解决方案。这些方法将进一步丰富Web服务系统可信性保证的途径，并为实际应用提供有益借鉴。