软件安全 LAB-05 并发测试

利用 pthread 多线程库，编写3个简易代码，包含数据竞争和原子性违反等并发缺陷，且这些缺陷的触发具有不确定性（不会每次执行都触发）

编写了三个包含并发漏洞的简易代码，漏洞内容分别为数据竞争，原子性违反以及多写者（数据竞争），分别包含于三个文件，使用 run_test.sh 将每个文件分别运行 20 次，结果如下：

• data_race_example.cpp:

  • 代码对全局变量counter自增然后自减相同次数，理应结果为 0，但是实际结果如下：

  • 漏洞原因：counter没有充分被锁保护

    

• atomicity_violation_example.cpp:

  • 代码通过中间变量对全局变量value 进行操作，输出结果理应为0，但是实际测试如下：
  • 漏洞原因：没有考虑操作的原子性

• shared_array_example.cpp:

  • 代码对全局数组shared_array进行赋值，理应数组的内容全部为相同值，但是实际结果如下：
  • 漏洞原因：多个进程写，但是没有写保护措施

设计和实现动态测试方法，分析线程执行和同步原语情况，完成对 个简易代码中的并发缺陷检测

本方案使用锁集分析，原理为：

• 对每个变量v，初始化锁集LS(v)为被测程序中所有的锁，初始化锁集HLS(v)为空
• 分析每个线程的执行日志：
  1. 对于加锁操作lock(l)，令HLS(v) = HLS(v)∪ {l}
  2. 对于解锁操作unlock(l)，令HLS(v) = HLS(v) – {l}
  3. 对于变量v的访问操作，令LS(v) = LS(v) ∩ HLS(v)，如果LS(v)为空，则报出数据竞争

src目录中各文件的意义如下：

lock_set.cpp对局部变量进行过滤，剩余变量以及锁操作通过调用外部函数(func.cpp)并储存在log/log.txt文件中，以供后续check_lock.cpp分析。

测试结果

运行run.sh，结果如下：

可以看出实现的锁集分析的确找出了问题，但是也存在一部分的误报情况。