模糊测试

什么是模糊测试，它是如何工作的，以及为什么你需要它

在当今快速发展的数字世界中，维护软件应用程序、系统和协议的安全性和可靠性至关重要。软件开发人员和测试人员必须采用各种测试技术来检测漏洞、错误和潜在崩溃，并及时修复它们。

模糊测试——或fuzzing——已成为发现其他测试方法可能遗漏的问题的重要工具。本页将深入探讨什么是模糊测试，它是如何工作的，以及为什么它是软件测试过程中如此重要的组成部分。

什么是模糊测试？

模糊测试，也称为fuzzing，是一种软件测试技术，旨在识别软件应用程序、系统或协议中的漏洞、错误和潜在崩溃。它涉及将大量、随机或格式错误的数据（称为fuzz）注入到目标程序或系统中，并监控其响应。

模糊测试的主要目标是检测软件中任何可能被攻击者利用并导致故障的弱点、异常或安全缺陷。

模糊测试的目的

模糊测试有两个目的：

• 识别安全漏洞——模糊测试可以通过向目标系统输入各种意外或格式错误的输入（传统测试技术可能遗漏的）来识别安全缺陷和错误。开发人员和测试人员可以通过采用此类技术，在恶意行为者利用安全漏洞或其他潜在问题或导致系统故障之前识别它们。

• 提高软件安全性和可靠性——模糊测试是一种有效的方法，用于发现软件中可以在开发过程中解决的弱点。这使得软件产品更加安全、稳健，能够承受更实际的使用场景以及潜在的攻击。

模糊测试的 3 种类型是什么？

模糊测试包含三种主要方法。这些方法中的每一种都提供了自己独特的方法来创建测试输入并检测软件应用程序、系统或协议中的漏洞。这些类型包括：

1. 基于生成的模糊器

基于生成的模糊器从头开始生成测试输入，通常基于目标系统输入格式的规范或模型。它们生成结构良好的输入，可以到达代码的更深层部分。

基于生成的模糊器非常适合测试复杂输入格式，例如文件解析器或编译器。对于这些格式，了解输入的结构对于获得全面的测试覆盖率至关重要。

2. 基于突变的模糊器

基于突变的模糊器采用现有的有效输入，并通过引入随机更改或注入错误来修改它们。当您拥有一系列已知的良好输入并想测试目标系统如何处理这些输入的变体时，这种类型的模糊测试特别有用。

基于突变的模糊器非常适合有有效输入样本的情况。此类示例包括使用用户输入测试 Web 应用程序，或使用一系列输入文件测试文件处理程序。它们可以帮助识别与处理现有输入的变体或边缘情况相关的问题。

3. 基于协议的模糊器

开发人员专门设计基于协议的模糊器来测试网络协议或 API。它们根据协议规范或 API 文档生成测试用例，从而实现更有针对性的模糊测试。

基于协议的模糊器适用于测试网络应用程序、服务或存在明确定义的协议或 API 规范的 API。它们可以帮助发现与处理不同系统组件或服务之间通信中意外或格式错误的数据相关的问题。

每种模糊测试类型都有其优点和缺点。选择使用哪种类型通常取决于被测试软件的特定要求和上下文。通过了解这些不同的模糊测试方法，开发人员和测试人员可以选择最适合其特定测试场景的方法。

模糊测试的工作原理

开发人员将模糊测试设计为系统化的程序。目的是检测软件应用程序、系统或协议中的漏洞、错误和潜在崩溃。该程序可以分为以下步骤：

• 确定目标系统。模糊测试的第一步是确定将要测试的软件应用程序、系统或协议。这包括了解其功能、输入格式和潜在的漏洞区域。

• 选择合适的模糊器。根据目标系统和可用信息，选择最合适的模糊器类型——基于生成、基于突变或基于协议。此决定通常取决于诸如输入规范、有效输入样本或明确定义的协议或 API 等因素。

• 生成测试输入。使用选定的模糊器，生成大量测试输入。这些输入可以是完全随机的，也可以基于规范、现有的有效输入或协议文档。目标是创建一组多样化的测试用例，以彻底测试目标系统。

• 执行测试用例。将生成的测试输入馈送到目标系统，仔细监控其行为和响应。此过程可以手动完成。但通常使用专门的模糊测试工具自动化，这些工具可以快速输入测试用例并检测问题。

• 监控和分析结果。在测试期间，持续监控目标系统是否存在崩溃、异常或其他异常行为。测试团队应记录和分析任何发现的问题，以确定其根本原因以及对系统的潜在影响。

• 解决漏洞。一旦识别出漏洞或错误，就与开发团队合作修复这些问题。这将有助于提高软件的整体安全性和可靠性。

模糊测试的实际应用示例

测试团队可以在测试处理用户上传图像的应用程序的场景中使用基于突变的模糊器，因为已经有大量有效的图像文件可用。

模糊器将采用这些有效输入并更改它们，注入随机更改或错误，从而创建一组多样化的测试用例。

监控团队将在这些修改后的图像文件上传到 Web 应用程序后，监控它们是否存在崩溃、异常或安全漏洞。

开发团队将解决在此过程中发现的任何问题，最终创建一个更健壮、更安全的应用程序。

与其他类型的测试相比，模糊测试的优势

与其他类型的软件测试技术相比，模糊测试具有多项优势，使其成为测试过程中的有价值补充。模糊测试的一些主要优势包括：

• 发现其他测试技术可能遗漏的漏洞——模糊测试在揭示传统测试方法（例如单元测试或功能测试）可能无法检测到的问题方面尤其有效。模糊测试可以通过输入各种随机、格式错误或意外数据来暴露攻击者可能利用或用于导致软件故障的边缘情况、意外行为和安全漏洞。

• 生成大量测试用例——自动化模糊测试工具可以快速生成和输入各种各样的测试用例，否则手动创建这些用例将非常费力。与手动测试、黑盒测试或灰盒测试等其他技术相比，这种自动化可以对应用程序和系统进行更彻底的测试和检查，从而增加发现漏洞和问题的机会。

• 提高软件安全性——模糊测试通过在攻击者利用漏洞之前识别和解决漏洞来提高软件安全性。这使其成为提高软件安全性的关键因素。安全漏洞变得越来越复杂和昂贵。因此，模糊测试对于确保软件应用程序、系统和协议能够抵御潜在威胁变得越来越重要。

结论

模糊测试是现代软件测试过程的关键组成部分。它在发现其他测试技术可能遗漏的漏洞、错误和潜在崩溃方面具有独特的优势。

通过了解不同类型的模糊测试、该过程的工作方式以及它提供的优势，开发人员和测试人员可以创建更安全、可靠和健壮的软件应用程序、系统和协议。

将模糊测试纳入您的软件开发过程有助于保护您的产品免受潜在的攻击或故障。但是，它也表明了您致力于为您的用户和客户确保最高级别的安全性和可靠性。

随着数字世界不断发展并带来新的挑战，模糊测试仍然是保护软件产品和提供最佳用户体验的重要工具。