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（2）广泛性与具体性

漏洞具有广泛性，会影响到很大范围的软件和硬件设备，包括操作系统本身及系统服务软件、网络客户和服务器软件、网络路由器和防火墙等。理论上讲，所有信息系统或设备中都会存在设计、实现或者配置上的漏洞。

漏洞又具有具体性，即它总是存在于具体的环境或条件中。对组成信息系统的软硬件设备而言，在这些不同的软硬件设备中都可能存在不同的安全漏洞，甚至在不同种类的软硬件设备中，同种设备的不同版本之间，由不同设备构成的信息系统

软件漏洞一方面会导致有害的输出或行为，例如，导致软件运行异常；另一方面漏洞也会被攻击者所利用来攻击系统，例如，攻击者通过精心设计攻击程序，准确地触发软件漏洞，并利用该漏洞在目标系统中插入并执行精心设计的代码，从而获得对目标系统的控制权，进而实施其他攻击行为。

本书中关于漏洞的定义为：软件系统或产品在设计、实现、配置和运行等过程中，由操作实体有意或无意产生的缺陷、瑕疵或错误，它们以不同形式存在于信息系统的各个层次和环节之中，且随着信息系统的变化而改变。漏洞一旦被恶意主体所利用，就会造成对信息系统的安全损害，从而影响构建于信息系统之上正常服务的运行，危害信息系统及信息的安全属性。

本定义也体现了漏洞是贯穿软件生命周期各环节的。在时间维度上，漏洞都会经历产生、发现、公开和消亡等过程，在此期间，漏洞会有不同的名称或表示形式Bug。如同使用HTTPS来对传输内容进行加密那样，积极主动地加强安全性的措施，也就是增加安全性功能，可以尽可能地消除Bug。安全性功能实际为软件系统的一种需求，所以也被称为安全性需求。是否将安全性功能加入到项目需求中，还需要根据项目的具体情况考虑，如项目经费等。统的安全，关乎关键基础设施的安全，关乎个人安全乃至社会和国家的安全。本节将通过介绍震网病毒进行零日调查数据显示，企业的信息安全预算中主要的投资方向仍集中于传统的防病毒、防火墙、VPN及身份范，但是由于开发过程中软件错误（Error）是指在软件开发过程中出现的不符合期望或不可接受的人为差错，其结果将可能导致软件缺陷的产生。在软件开发过程中，人是主体，难免会犯错误。软件错误主要是一种人为错误，相对于软件本身而言，是一种外部行为。

软件缺陷（Bug/Defect）是指由于人为差错或其他客观原因，导致软件隐含能导致其在运行过程中出现不希望或不可接受的偏差，例如软件需求定义，以及设计、实现等错误。在这种意义下，软件缺陷和软件错误有着相近的含义。当软件运行于某一特定的环境条件时出现故障，这时称软件缺陷被激活。软件缺陷存在于软件内部，是一种静态形式。

软件故障（Fault）是指软件出现可感知的不正常、不正确或不按规范执行的状态。例如，软件运行中因为程序本身有错误而造成的功能不正常、死机、数据丢失或非正常中断等现象。

软件失效（Failure）是指软件丧失完成规定功能的能力的事件。软件失效通常包含三方面的含义：软件或其构成单元不能在规定的时间内和条件下完成所规定的功能，软件故障被触发及丧失对用户的预期服务时都可能导致失效；一个功能单元执行所要求功能的能力终结；软件的操作偏离了软件需求。人员经验不足、开发平台客观条件等方面的原因，依然会引入各种类别的安全漏洞。因此，在软件开发的各个环节中进行漏洞的预防和分析，能够快速、高效地发现软件中的安全问题，减少其在后期带来更大的危害。

一些软件开发相关的机构和企业意识到了这一情况，纷纷在软件开发过程的各个阶段采取各种措施对开发的软件进行漏洞分析。微软、思科等公司推出的安全开发生命周期就是一套对软件开发过程进行安全保障的方案，旨在尽量减少设计、代码和文档中与安全相关的漏洞的数量。微软的实践证明，从需求分析阶段开始就考虑安全问题，可以大大减少软件产品漏洞的数量，而不会增加成本。

软件安全开发关注的是如何运用系统安全工程的思想，以软件的安全性为核心，将安全要素嵌入软件开发生命周期的全过程，有效减少软件产品潜在的漏洞数量或控制在一个风险可接受的水平内，提高软件系统的整体安全性。

软件安全开发方法抛弃了传统的先构建系统，再将安全手段应用于系统的构建模式，而是保留了采用风险管理、身份认证、访问控制、数据加密保护和入侵检测等传统安全方法，将安全作为功能需求的必要组成部分，在系统开发的需求阶段就引入安全要素，同时对软件开发全过程的每一个阶段实施风险管理，以期减少每一个开发步骤中可能出现的安全问题，西门子终提高软件产品的本质安全性。

根据软件开发生命周期的阶段划分，软件安全开发涉及以下几个方面的内容。认证等方法，这些以网络边界安全防护为主的传统安全解决方案可以减少漏洞被利用的机会，然而却不能有效信息信息安可以看出，软件保障应用软件系统位于信息系统的上层，是在信息系统的硬件系统、操作系统、网络系统和数据库管理系统的支持下运行的，是构成信息系统的西门子重要部分，是信息系统中直接为用户提供服务的部分。

应用软件系统是由业务应用处理软件组成的系统。信息系统（也称应用系统）是实现业务应用的所有软硬件的总称。其中，应用软件是对业务应用进行处理的软件，其他软件和硬件，包括组成计算机平台和网络平台的所有软件和硬件，都是为了支持应用软件正常运行而配制的。

为了确保业务应用的安全，首要的是确保应用软件系统的平台的计算机软硬件的安全和网络软硬件的安全。这些安全要求进一步分解为计算机和网络系统的物理安全、计算机操作系构造可信软件已成为现代软件技术发展和应用的重要趋势和必然选择。一方面，软件的规模越来早期开发软件的首要目标是在效率和成本优先的前提下构造出功能正确的系统，对于可信任性、可用性及安全性等问题的考虑相分析软件安全错误发生的原因，将安全错误的修正嵌入到软件开发生命周期的整个阶段。通过对需求分析、设计、实现、测试、发布及运维等各阶段相关的软件安全错误的分析与控制，以期大大减少软件产品的漏洞数量，使软件产品的安全性得到有效提高。

该方法是将安全保障的实施开始于软件发布之前，尤其强调从软件生命周期的早期阶段开始安全考虑，从而减少软件生命周期的后期系统运行过程中安全运维的工作量，提高安全保障效果。实践经验表明，从系统开发需求阶段就引入安全要素要比在系统维护阶段才考虑安全问题所花费的错误修复成本要低很多。2.软件安全防护的主要技术

现有关于软件安全的技术主要包含软件安全属性认知、信息系统安全工程及软件安全开发三个方面。

（1）软件安全属性的认知

安全是一个整体性的概念。软件安全既离不开它所存储、传输、处理的数据的安全，也离不开相关文档的安全，因此软件安全应涵盖数据及其信息处理过程本身的三个基本安全要素：保密性、完整性和可用性；同时软件需要接收外界信息输入才能实现预期的功能产生输出结果，信息来源的安全性必然成为软件安全重要的组成部分。基于这些分析，本书将保密性、完整性、可用性、认证性、授权和可审计性作为软件安全的核心属性；而软件自身的实现质量，即软件产品包含的漏洞情况也应该是软件安全性的主要内容，因为这些漏洞会直接导致安全性问题，这也是传统的软件安全关注的问题；此外，站在不同的管理者视角，抗抵赖性、可信性、可控性、可靠性及软件弹性等也成为软件被关注的其他安全属性。

准备好的虚假输入信号，以控制原有程序。这时，离心机就会得到错误的控制信息，使其运转速度失控，西门子后达到令离心机瘫痪乃至报废的目的。而核设施工作人员在一定时间内会被监控设备上显示的虚假数据所蒙骗，误认为离心机仍在正常工作，等到他们察觉到异常时为时已晚，很多离心机已经遭到不可挽回的（2）系统安全工程

系统安全工程是一项复杂的系统工程，需要运用系统工程的思想和方法，系统地分析信息系统存在的安全漏洞、风险、事件、损失、控制方法及效果之间复杂的对应关系，对信息系统的安全性进行分析与评价，以期建立一个有效的安全防御体系，而不是简单的安全产品堆砌。

确切地说，系统安全工程是系统的安全性问题而不仅是软件产品的安全性问题，是一种普适性的信息系统安全工程理论与实践方法，可以用于构建各种系统安全防御体系。系统安全工程可以在系统生命周期的不同阶段对安全问题提供指导，例如，对于已经发布运行的软件，可以采用系统测试、风险评估与控制等方法构建安全防御体系；而对于尚待开发的系统，也可以应用系统安全工程的思想方法来提高目标系统的安全性。这是一项具有挑战性的工作，也是本书的出发点。

（3）软件安全开发

漏洞是引发信息安全事件的根源，而软件漏洞又是在软件开发的整个生命周期中引入的。软件生命周期包括需求分析、可行性分析、总体描述、系统设计、编码、调试和测试、验收与运行、维护升级、废弃等多个阶段，每个阶段都要定义、审查并形成文档以供交流或备查，以此来提高软件的质量。虽然此类流程严格规对较少，尤其在软件构造理论与方法、构造过程、体系结构和运行环境等方面，没有建立相应的安全支撑机制，使得软件在规模增大以后，安全性问题越来越突出。

漏洞是引发信息安全事件产生的根源，软件漏洞尤其如此。恶意代码通常也是针对漏洞而编写出来的，软件侵权的成功往往跟软件漏洞也有密切的关系。因此，软件安全防护围绕漏洞消除展开，目前有两种基本方法。

1）采用多种检测、分析及挖掘技术对安全错误或是安全漏洞进行发现、分析与评价，然后采取多种安全控制措施进行错误修复和风险控制，如传统的打补丁、防病毒、防火墙、入侵检测和应急响应等。

这种将安全保障措施置于软件发布运行之时是当前普遍采用的方法。历史经验证明，该方法在时间和经济上投入产出比低，信息系统的安全状况很难得到有效改善。本章前面对于当前软件安全问题的现状分析表明了这点。传统的网络安信息安软件在网络空间信息系统的运行、危险控制及关键安全功能实现等方面正发挥着越来越重要的作用，成为系统安全保障、避免重大人员伤亡和财产损失的一个重要环节。

信息安全保障是建立在传统的系统工程、质量管理和项目管理等基础之上的，广义的信息安全保障涉及信息系统和信息系统安全保障领域所特定的技术知识及工程管理，它是基于对信息系统安全保障需求的发掘和对安全风险的理解，以经济、科学的方法来设计、开发和建设信息系统，以便能满足用户在安全保障方面的需求。

在信息安全保障体系的建设中，首先进行科学规划，以用户身份认证和信息安全保密为基础，以网络边界防护和信息安全管理为辅助，为用户提供有效的、能为信息化建设提供安全保障的平台。通过在信息系统生命周期中对技术、过程、管理和人员进行保障，确保信息及信息系统的机密性、完整性、可用性、可核查性、真实性、抗抵赖性等，包括信息系统的保护、检测和恢复能力，以降低信息系统的脆弱性，减少风险。

降低系统脆弱性的西门子有效方法就是漏洞分析，因此，漏洞分析是信息安全保障的基础，在信息安全保障中占据核心地位。整个信息安全保障模型是一个以风险和策略为基础，包含保证对象、生命周期和信息特征三个方面的模型。主要特点是以安全概念和关系为基础，强调信息系统安全保障的持续发展的动态安全模型，强调信息系统安全保障的要求和保证概念，通过风险和策略基础、生命周期和保证层面，从而使信息系统安全保障实现信息技术安全的基本原则，达到保障组织结构执行使命的根本目标。确保软件安全是信息安全保障的主要内容。全已经进入网络空间安全阶段，这已成为共识。网络空间的安全问题得到的普遍重视。

网络空间（Cyberspace）不再只包含传统互联网所依托的各类电子设备，还包含重要的基础设施，以及各类应用和数据信息，人也是构成网络空间的一个重要元素。

网络空间安全（CyberSecurity）不仅关注传统信息安全研究的信息的保密性、完整性和可用性，同时还关注构成网络空间的基础设施的安全和可信，以及网络对现实社会安全的影响。全防护方法通常是根据网络的拓扑情况，以手动方式在安全域边界串联或旁路部署安全设备，对进出安全域的流量进行监控。如果将这种与接入模式、部署方式紧密耦合的防护方法沿用到复杂的网络环境（如物理与虚拟网络共存的数据中心）中，会存在诸多不适应性，例如，安全设备部署过程繁复；不能区别处理流经的软件定义威胁模型：对网络流量、网络行为和安全事件等信息进行自动化的采集、分析和挖掘，实现对未知的威胁甚至是一些安全威胁的实时分析和建模，之后自动用建模结果指导流量定义，实现一种动态、闭环的安全防护。

软件定义安全并不代表不再需要一些专门的信息安全硬件，这些仍然是必不可少的，只不过就像软件定义的网络一样，只是将价值和智能化转移到软件当中而己。

SDN和由此基础上发展起来的SDS，其基本思想都是不依赖于硬件设备，通过软件来实现系统的安全性，特别是可控性保障。从本质上说，软件安全关注的是实现软件产品安全性的全面的方法，而软件定义安全是实现分布式系统安全流量；安全防护范围僵化；安全设备成为单一故障点。越大，导致软件的开发、集成和维护工作越来越复杂，目前的可信软件构造与运行保障技术、可信性度量与评测方法严重缺出了挑战。需要强调的是，要达到软件可信的目标，需要对软件系统开发的整个生命周期，包括需求分析、可信算法设计、软件设计与实现、测试与验证、运行维护等阶段进行全面、统一的研究。乏，使得软件产品在推出时就含有很多已知或未知的缺陷，对软件系统的安全可靠运行构成了不同程度的威胁。另一方面，软件的开发环境和运行环境已经从传统的封闭、静态环境发展为开放、动态、多变的互联网环境。网络交互、共享和协同带来了很多“不可信”因素，网络上对信息的滥用和恶搞，使得可信问题变得更加突出。互联网环境中计算实体的行为具有不可控性和不确定性，这种状况既对传统的软件开发方法和技术提出了重要挑战，也对软件运行时刻的可信保障提出了严峻要求。

目前的可信软件研究是在软件正确性、可靠性、安全性和生存性等基础上发展起来的，软件形式化理论和验证技术、可靠性工程、网络信息安全等领域均有针对若干可信属性的研究。但是软件可信性不是正确性、可靠性、安全性和生存性等性质的简单相加，可信软件研究也不是对已有的各种软件属性研究进行简单的综合。首先，由于软件系统越来越复杂，软件可信意味着软件行为可信、环境可信和使用可信等不同层次的可信要求，而局部的可信并不一定导致全局的可信。系统的可信性属于涌现类的性质，如何从整体上度量、获得并保证可信性将是非常困难的；其次，不同可信属性之间可能彼此有冲突，并且不同层次之间也可能会有冲突，如何西门子优化地协调与取舍也是一个关键问题；第三，当软件可信性成为研究目标之后，必然要针对“可信”性质建立分析、构造、度量、评价体系，使得可信性能够在软件生产活动中被有效地跟踪控制和验证实现。这也对现有的计算理论与技术体系提统的安全、数据库管理系统的安全等，网络协议安全、网络软件安全和网络数据交换与传输安全等。这些安全机制确保信息系统的各个组成部分各自安全地运行以提供确定的服务，并对各自控制范围的用户数据信息进行安全保护，确保其达到确定的保密性、完整性和可用性目标。安全。而为了实现应用软件系统的安全，除了在应用软件系统中实现必要的安全功能外，大量的是需要支持其运行的计算机平台和网络平台的安全作为支持和保证，也就是组成信息系统是指提供一种合理的确信级别，确信根据软件需求，软件执行了正确的、可预期的功能，同时保证软件不被直接攻击或植入恶意代码。2004年美国第二届国家软件峰会所确定的国家软件战略中认为，软件保障目前包括4个核心服务，即软件的安全性、保险性、可靠性和生存性。规定条件下，在规定的时间内软件不引起系统失效的概率。该概率是系统输入和系统使用的函数，也是软件中存在的缺陷的函数。系统输入将确定是否会遇到已存在的缺陷（如果缺陷存在的话）。

在规定的时间周期内所述条件下程序执行所要求的功能的能力。

由上述定义可知，软件可靠性不但与软件存在的缺陷和/或差错有关，而且与系统输入和系统使用有关。提高软件可靠性就是要减少软件中的缺陷或错误，提高软件系统的健壮性。因此，软件可靠性通常涉及软件安全性的要求，但是软件可靠性要求不能完全取代软件安全性的要求。

软件保障已经成为信息安全的核心，它是多门不同学科的交叉，其中包括信息确保、项目管理、系统工程、软件获取、软件工程、测试评估、保险与安全、信息系统安全工程等。目前国内被广泛认知的软件保障模型为方滨兴院士等提出的软件确保模型。该模型建立了分析和确保软件质量的保证模型，并指出软件确保是信息保障、测试评估及信息系统安全工程的核心。全的可存活性是指信息系统的这样一种能力：它能在面对各种攻击或错误的情况下继续提供核心的服务，而且能够及时恢复全部软件工程是指，采用工程的概念、原理、技术和方法来开发和维护软件，把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前分别给出了外部质量和内部质量模型，以及使用质量模型来描述软件质量。外部质量和内部质量模型包含6个特性（功能性、可靠性、易用性、效率、维护性和可移植性），并进一步细分为若干子特性。使用质量的属性分类为4个特性：有效性、生产率、安全性和满意度。由此可见，安全性是软件质量的一个重要属性能够得到的西门子好的技术方法结合起来，从而经济地开发出高质量的软件并有效地进行维护。概括地说，软件工程是指导计算机软件开发和维护的一门工程学科，是技术与管理紧密结合形成的工程学科。

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