CN107634939A - 一种适用于376.1协议安全缺陷检测的模糊测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于376.1协议安全缺陷检测的模糊测试方法及系统，所述方法指在用电信息采集终端与Peach服务器间设置双向代理，Peach服务器生成测试数据包并通过双向代理发送至用电信息采集终端进行测试，监测用电信息采集终端的异常情况，将监测到的异常的畸形数据包发送回用电信息采集终端进行复现，对可复现的畸形数据包进行记录供后续分析；所述系统包括Peach服务器以及双向代理模块，所述双向地阿里模块用于将从Peach服务器接收到的数据包从一个固定的端口发送给用电信息采集终端；所述Peach服务器包括数据生成单元、监测单元以及Publisher单元；用于生成测试数据并通过双向代理模块发送至用电信息采集终端，并对其进行监测。

Description

一种适用于376.1协议安全缺陷检测的模糊测试方法及系统

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，更具体地，涉及一种适用于376.1 协议安全缺陷检测的模糊测试方法及系统。

背景技术

用电信息采集系统是居民、企业用电基础设施中的关键业务系统，是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。系统可通过主站对集中器参数设置和数据收集等操作，实现对配电变压器和终端用户的用电数据的采集和分析，实现用电监控、推行阶梯定价、负荷管理、线损分析，最终实现自动抄表、错峰用电、用电检查(防窃电)、负荷预测和节约用电成本等目的。

目前主站与终端之间采用Q/GDW 376—2012《电力用户用电信息采集系统通信协议》进行通信，该协议规定了电力用户用电信息采集系统主站和采集终端之间进行数据传输的帧格式、数据编码及传输规则。标准旨在提升用电信息采集系统管理的规范化、标准化水平，实现系统和采集终端的互联、互通，满足电能信息采集需要，体现智能电网“信息化、自动化、互动化”的建设要求，提高采集终端的可靠性和使用寿命，促进采集终端质量提升，保障用电信息采集系统的可靠运行，进一步完善计量技术管理体系，推动用电信息采集工作健康有序发展。对用电信息采集系统而言，信息安全事件一旦发生，将严重影响居民、企业的正常用电。尽管针对用电信息采集系统已经制定了较为全面的系统安全防护方案，但并未对通信协议中潜在的安全缺陷进行检查，存在一定信息安全隐患，需引起重视。

协议模糊测试技术是安全测试技术的一种，通过构造畸形数据包输入数据使得终端发生异常等情况，从而发现通信协议存在的安全问题。Peach 是一款开源的模糊测试框架，通过分离数据模型和被Fuzzing的状态系统以及Fuzzing引擎来实现相关功能。其平台的适用性广泛，在常见的主流平台上都有自己的对应版本，Peach组件可扩展和拔插，允许用户自定义模块，支持基于块的协议描述语言，用户只需要定义配置文件，Peach便可以按照配置文件自动的进行模糊测试，大大的简化了用户的工作。同时， Peach提供端到端的测试功能，可以使用现有的测试定义或开发自己的测试定义来进行模糊测试。

发明内容

为了解决背景技术存在的通信信息安全因并未对通信协议中潜在的安全缺陷进行检查，存在一定信息安全隐患问题，本发明提供了一种适用于 376.1协议安全缺陷检测的模糊测试方法及系统，所述方法及系统基于Peach智能模糊测试器的协议测试方法，对用电信息采集系统的376.1协议进行安全检测，发现安全问题，以降低通信数据被篡改、被泄漏的风险，提升用电信息采集系统的可靠性。

所述一种适用于376.1协议安全缺陷检测的模糊测试方法包括：

步骤1，在用电信息采集终端与Peach服务器间设置双向代理；

步骤2，根据376.1通信协议以及协议帧格式，划分376.1协议域的可变协议域及不可变协议域；

步骤3，Peach服务器生成多个测试数据包，将所述测试数据包通过双向代理发送至用电信息采集终端；

步骤4，对用电信息采集终端运行进行异常监测，当监测出异常情况时通过日志确定导致异常的畸形数据包；

步骤5，将畸形数据包通过双向代理发送至用电信息采集终端运行，确认异常是否可再现；

步骤6，将可再现的异常测试数据包进行汇总记录；

进一步的，所述设置在用电信息采集终端与Peach服务器间的双向代理利用Python脚本实现，所述双向代理将从Peach服务器接收到的数据包从一个固定的端口发送给用电信息采集终端；

进一步的，所述不可变协议域通过对应的协议域类型的模板库生成固定的测试数据；所述可变协议域通过Peach服务器的变异器自动填充可变协议域的内容；

进一步的，所述Peach服务器通过TCP协议与用电信息采集终端进行连接并传输数据；

进一步的，所述异常监测指在数据迭代中捕获网络流量，并将调试器挂载到一个进程上来探测软件是否存在异常情况，所述异常情况包括性能下降、网络服务崩溃、停止时重新启动以及返回异常数据；

进一步的，通过人工搜索内存占用率异常情况以及CPU利用率异常情况来确定异常的畸形数据包。

所述一种适用于376.1协议安全缺陷检测的模糊测试系统包括：

Peach服务器以及双向代理模块；

所述双向代理模块的输入端与Peach服务器的Publisher单元相连，所述双向代理模块的输出端与用电信息采集终端相连；所述双向代理模块用于将从Peach服务器接收到的数据包从一个固定的端口发送给用电信息采集终端；

所述Peach服务器包括数据生成单元、监测单元以及Publisher单元；

数据生成单元，所述数据生成单元用于生成可供用电信息采集终端测试使用的测试数据包；

监测单元，所述监测单元用于对用电采集系统进行异常监测；

Publisher单元，所述Publisher单元包括I/O接口，Publisher单元通过 TCP协议与用电信息采集终端连接并进行数据传输。

进一步的，所述数据生成单元将376.1协议域划分为可变协议域和不可变协议域，所述不可变协议域通过对应的协议域类型的模板库生成固定的测试数据；所述可变协议域通过Peach服务器的变异器自动填充可变协议域的内容；

进一步的，所述监测单元包括调试器，监测单元捕获数据迭代中的网络流量，并将所述调试器挂载到一个进程上来探测软件是否存在异常情况，所述异常情况包括性能下降、网络服务崩溃、停止时重新启动以及返回异常数据；

进一步的，所述376.1协议包括协议标识符、校验字段、长度字段、控制域、地址域、链路数据域；所述控制域包括：传输方向、启动标志位、技术位、请求访问位、功能码；其中，协议标识符、地址域划分为不可变协议域；控制域、链路数据域划分为可变协议域；

进一步的，所述用电信息采集终端包括多个用户电表以及采集集中器，所述采集集中器通过376.1协议与用电信息采集主站进行通信；用电信息采集系统包括用电信息采集终端以及用电信息采集主站。

本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种适用于376.1 协议安全缺陷检测的模糊测试方法及系统，所述方法及系统基于 Peach智能模糊测试器的协议测试方法，对用电信息采集系统的 376.1协议进行安全检测，监测并采集安全隐患问题供进一步分析改善，以降低通信数据被篡改、被泄漏的风险，提升用电信息采集系统的可靠性。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明具体实施方式的一种适用于376.1协议安全缺陷检测的模糊测试方法的流程图；

图2为本发明具体实施方式的一种适用于376.1协议安全缺陷检测的模糊测试系统的结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为本发明具体实施方式的一种适用于376.1协议安全缺陷检测的模糊测试方法的流程图；所述方法基于Peach智能模糊测试器的协议测试方法，对用电信息采集系统的376.1协议进行安全检测；所述一种适用于376.1协议安全缺陷检测的模糊测试方法包括：

步骤101，在用电信息采集终端与Peach服务器间设置双向代理；

在真实运行环境中，用电信息采集终端做了白名单绑定处理，只能与固定的IP、端口号进行通信，而由于Peach服务器在利用 publisher单元进行数据包发送时端口号一直在不断的变化，因此在测试之前需要用Python脚本实现一个双向代理，即该代理不仅作为Peach服务器的客户端，又作为用电信息采集终端的服务器，这样便可实现双向代理将从Peach服务器接收到的数据包从一个固定的端口发送给用户信息采集终端；

步骤102，根据376.1通信协议以及协议帧格式，划分376.1协议域的可变协议域及不可变协议域；

所述不可变协议域不需要进行变异，不可变协议域通过对应的协议域类型的模板库生成固定的测试数据；所述可变协议域需要进行变异，可变协议域通过Peach服务器的变异器自动填充可变协议域的内容，具体地，所述可变协议域根据Peach Pit文件中的数据模型中的Mutable属性，并且按照Fuzzing策略中所选择的变异策略以及变异器进行变异；所述Peach Pit 配置文件使用xml语言进行编写；

进一步的，所述376.1协议包括协议标识符、校验字段、长度字段、控制域、地址域、链路数据域；所述控制域包括：传输方向、启动标志位、技术位、请求访问位、功能码；其中，协议标识符、地址域划分为不可变协议域；控制域、链路数据域划分为可变协议域；

步骤103，Peach服务器生成多个测试数据包，将所述测试数据包通过双向代理发送至用电信息采集终端；

所述Peach服务器根据变异完成的可变协议域与不可变协议域组成的新的376.1协议域生成测试数据包，不同的可变协议域对应不同的测试数据包；

进一步的，所述Peach服务器通过TCP协议与用电信息采集终端进行连接并传输数据；

步骤104，对用电信息采集终端运行进行异常监测，当监测出异常情况时通过日志确定导致异常的畸形数据包；

所述进行异常监测的监测单元运行在被测试终端上，在数据迭代中捕获网络流量，并将调试器挂载到一个进程上来探测软件是否存在异常情况，所述异常情况包括性能下降、网络服务崩溃、停止时重新启动以及返回异常数据；测试过程中，由Peach Pit文件打开运行在测试终端上的监测进程，并将监测到的异常信息返回到主站，供后续异常分析；

进一步的，所述异常的畸形数据包通过人工搜索内存占用率异常情况以及CPU利用率异常情况来确定；

步骤5，将畸形数据包通过双向代理发送至用电信息采集终端运行，确认异常是否可再现；

因发送测试数据包频率高，使得监测到的畸形数据包不一定是一个有效的异常，需要进行异常的复现，可以再现的异常才是有效的异常；

步骤6，将可再现的异常测试数据包进行汇总记录；

对于可再现的异常测试数据包进行汇总记录，用于后续对376.1协议进行安全缺陷性分析，并进行针对性改善。

图2为本发明具体实施方式的一种适用于376.1协议安全缺陷检测的模糊测试系统的结构图。所述一种适用于376.1协议安全缺陷检测的模糊测试系统包括：

Peach服务器210以及双向代理模块220；

所述双向代理模块220的输入端与Peach服务器210的Publisher单元 213相连，所述双向代理模块220的输出端与用电信息采集终端230相连；所述双向代理模块220用于将从Peach服务器210接收到的数据包从一个固定的端口发送给用电信息采集终端230；

所述Peach服务器包括数据生成单元211、监测单元212以及Publisher 单元213；

数据生成单元211，所述数据生成单元211用于生成可供用电信息采集终端测试使用的测试数据包；

监测单元212，所述监测单元212用于对用电采集系统进行异常监测；

Publisher单元213，所述Publisher单元213包括I/O接口，Publisher 单元213通过TCP协议与用电信息采集终端230连接并进行数据传输；

进一步的，所述数据生成单元211将376.1协议域划分为可变协议域和不可变协议域，所述不可变协议域通过对应的协议域类型的模板库生成固定的测试数据；所述可变协议域通过Peach服务器的变异器自动填充可变协议域的内容；具体地，所述可变协议域根据Peach Pit文件中的数据模型中的Mutable属性，并且按照Fuzzing策略中所选择的变异策略以及变异器进行变异；所述Peach Pit配置文件使用xml语言进行编写；

进一步的，所述376.1协议包括协议标识符、校验字段、长度字段、控制域、地址域、链路数据域；所述控制域包括：传输方向、启动标志位、技术位、请求访问位、功能码；其中，协议标识符、地址域划分为不可变协议域；控制域、链路数据域划分为可变协议域；

进一步的，所述监测单元212包括调试器，监测单元212捕获数据迭代中的网络流量，并将所述调试器挂载到一个进程上来探测软件是否存在异常情况，所述异常情况包括性能下降、网络服务崩溃、停止时重新启动以及返回异常数据；测试过程中，由Peach Pit文件打开运行在测试终端上的监测进程，并将监测到的异常信息返回到主站，供后续异常分析；

进一步的，所述监测单元212通过人工搜索内存占用率异常情况以及 CPU利用率异常情况来确定异常的畸形数据包；

进一步的，所述用电信息采集终端230包括多个用户电表以及采集集中器，所述采集集中器通过376.1协议与用电信息采集主站进行通信；用电信息采集系统包括用电信息采集终端以及用电信息采集主站。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种适用于376.1协议安全缺陷检测的模糊测试方法，所述方法包括：

步骤1，在用电信息采集终端与Peach服务器间设置双向代理；

步骤2，根据376.1通信协议以及协议帧格式，划分376.1协议域的可变协议域及不可变协议域；

步骤3，Peach服务器生成多个测试数据包，将所述测试数据包通过双向代理发送至用电信息采集终端；

步骤4，对用电信息采集终端运行进行异常监测，当监测出异常情况时通过日志确定导致异常的畸形数据包；

步骤5，将畸形数据包通过双向代理发送至用电信息采集终端运行，确认异常是否可再现；

步骤6，将可再现的异常测试数据包进行汇总记录。

2.根据权利要求1所述的方法，其特在于：所述设置在用电信息采集终端与Peach服务器间的双向代理利用Python脚本实现，所述双向代理将从Peach服务器接收到的数据包从一个固定的端口发送给用电信息采集终端。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述不可变协议域通过对应的协议域类型的模板库生成固定的测试数据；所述可变协议域通过Peach服务器的变异器自动填充可变协议域的内容。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述Peach服务器通过TCP协议与用电信息采集终端进行连接并传输数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述异常监测指在数据迭代中捕获网络流量，并将调试器挂载到一个进程上来探测软件是否存在异常情况，所述异常情况包括性能下降、网络服务崩溃、停止时重新启动以及返回异常数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过人工搜索内存占用率异常情况以及CPU利用率异常情况来确定异常的畸形数据包。

7.一种适用于376.1协议安全缺陷检测的模糊测试系统，所述系统包括：

Peach服务器以及双向代理模块；

所述双向代理模块的输入端与Peach服务器的Publisher单元相连，所述双向代理模块的输出端与用电信息采集终端相连；所述双向代理模块用于将从Peach服务器接收到的数据包从一个固定的端口发送给用电信息采集终端；

所述Peach服务器包括数据生成单元、监测单元以及Publisher单元；

数据生成单元，所述数据生成单元用于生成可供用电信息采集终端测试使用的测试数据包；

监测单元，所述监测单元用于对用电采集系统进行异常监测；

Publisher单元，所述Publisher单元包括I/O接口，Publisher单元通过TCP协议与用电信息采集终端连接并进行数据传输。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述数据生成单元将376.1协议域划分为可变协议域和不可变协议域，所述不可变协议域通过对应的协议域类型的模板库生成固定的测试数据；所述可变协议域通过Peach服务器的变异器自动填充可变协议域的内容。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述监测单元包括调试器，监测单元捕获数据迭代中的网络流量，并将所述调试器挂载到一个进程上来探测软件是否存在异常情况，所述异常情况包括性能下降、网络服务崩溃、停止时重新启动以及返回异常数据。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述376.1协议包括协议标识符、校验字段、长度字段、控制域、地址域、链路数据域；所述控制域包括：传输方向、启动标志位、技术位、请求访问位、功能码；其中，协议标识符、地址域划分为不可变协议域；控制域、链路数据域划分为可变协议域。

11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述用电信息采集终端包括多个用户电表以及采集集中器，所述采集集中器通过376.1协议与用电信息采集主站进行通信；用电信息采集系统包括用电信息采集终端以及用电信息采集主站。