CN115757092A - 一种基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，属于测试技术领域。本发明解析二进制引用文件的符号表，获取应用软件的引用符号，通过引入中介模块，并对原生的应用软件二进制文件引用符号表进行改造，生成新的二进制文件，在软件进行动态测试时通过中介模块捕获引用符号调用记录，形成比对基准,并基于该比对基准对应用程序与其他版本的操作系统的兼容性做出检测判定。本发明可判定应用软件与操作系统的库包兼容性的功能，为用户提供基于静态测试应用软件与操作系统库包兼容性的可靠测试手段。
Description
技术领域
本发明属于测试技术领域，具体涉及一种基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法。
背景技术
目前，对于应用软件与国产操作系统的兼容性判定的主要方法是对应用软件的功能逐项进行测试，测试集中在动态功能测试层面，工作量大，测试内容复杂，在操作系统与平台组合复杂多变的情况下，兼容性测试工作量将以随着组合的数量增长而增长。而静态兼容性测试手段主要关注与系统API的调用接口部分，具备自动化测试的优点，不依赖于人工行为，确保测试的充分性。通过引用API判定应用软件兼容性主要分为两部分：1.应用软件需要的引用的函数在操作系统上是否提供；2.应用软件调用引用函数符号的方式是否正确。在Linux操作系统下可通过ELF文件头获取符号表并解析符号表中特定的符号标识，能准确获取应用软件引用符号表与操作系统提供符号，然而如果只对应用软件引用符号列表与操作系统提供的符号进行比对，只能判定符号的有无，确保链接正确，对于引用符号的参数信息是否正确无法判定，从而无法进一步判定应用软件能否正常运行，因此还需要基于动态测试获取一种可靠的比对基准，将应用软件执行正确时的引用符号信息进行捕获记录，作为基准对后续静态测试进行校准。
本发明提出了一种基于解析二进制文件符号表的应用软件兼容性检测判定方法，首先解析二进制文件符号表，获取应用软件的引用函数符号，与操作系统提供的函数符号进行比对，核心步骤为在已适配的操作系统上，对应用软件的二进制可执行文件引入中介模块，在软件进行动态执行时捕获引用符号调用记录，作为比对基准，以实现应用软件在新版本操作系统上不必重复进行动态测试，即可判定应用软件与操作系统的兼容性的结论。
基本技术原理为：对基准应用软件解包后获取的二进制可执行文件(以下统称二进制文件)，对二进制文件的ELF的符号表中依赖的引用符号进行修改，如sig修改为sig_1，同时生成新的二进制中介库，中介库提供所有修改后的应用程序引用符号如：sig_1、XXX_1，并将该中介库添加至新生成的二进制文件的依赖库表中。新的二进制文件运行过程中，调用引用符号时，将通过中介库进行调用，中介库内进行调用日志记录并导出从而捕获应用软件动态测试过程中调用的全部引用符号，并继续调用操作系统提供的原始函数符号。在应用软件文件不发生改变的情况下，应用软件调用的引用函数符号将保持不变，因此基于已测结果可以确定新版本操作系统上应用软件实现动态测试运行过程依赖的全部引用符号，无需进行重复测试，即可准确判定应用软件兼容性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何提供一种基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，已解决。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，该方法包括如下步骤：
S1、解析应用软件
解析应用软件安装包中的二进制文件，获取到应用软件所依赖的库以及引用符号表；
S2、扫描目标操作系统
对操作系统进行扫描，获取基础信息，同时遍历解析操作系统用来存储动态库的目录，自动获取到操作系统全部库及符号表；
S3、获取应用软件兼容性比对基准
获取基准分为三个步骤：
S31、在应用软件已完成适配的操作系统上，执行解析应用软件操作，获取到应用软件所依赖的库及依赖的引用符号；
S32、基于解析获取的引用符号表对应用软件二进制文件进行改造：对应用软件依赖的引用符号进行改造，生成新的符号名称，作为中介符号，使用中介符号替换二进制文件中调用的引用符号，生成新的应用软件二进制文件，同时，生成中介链接库，该库提供新生成的二进制文件所依赖的所有中介符号，并在每个中介符号被调用时，通过代码记录中介符号调用过程，从而实现在不影响功能行为的条件下对应用软件运行过程中的引用符号调用过程进行监控；
S33、对改造后的应用软件进行动态测试，记录动态测试过程中的符号调用过程，并基于调用过程列表，对二进制文件进行反汇编与文件解析，获取引用符号名称、符号代码段哈希值和参数个数，完成基准符号表创建；
S4、基于基准对符号信息进行比对
通过解析待检测的应用软件依赖的引用符号表，结合目标操作系统符号表和基准符号表，通过判定应用软件依赖的引用符号在目标操作系统上是否存在并且能否运行正常进行，进行应用软件兼容性依赖信息对比；
S5、判定软件兼容性
基于S4比对信息结果反馈，参照应用软件兼容性判定规则，得出应用软件兼容性判定结论，结论包括：应用软件依赖库不兼容、应用软件引用符号不兼容、应用软件库包级兼容、应用软件兼容。
进一步地，所述步骤S1具体包括：通过脚本程序，根据不同架构的操作系统，不同的软件包格式，自动解析安装包，并对安装包中的二进制文件获取符号表信息，对符号表中的符号进行遍历选取，获取引用符号，从而获取到应用软件所依赖的库以及引用符号表。
进一步地，解析应用软件得到的信息以json文件存储。
进一步地，所述步骤S2中，基础信息包括操作系统名称和架构。
进一步地，所述步骤S2具体包括：首先解析操作系统环境变量与/etc下的动态库配置文件，获取操作系统的动态库访问目录，其次对获取到的动态库存储目录与操作系统特殊目录进行扫描，并对其中的文件进行判定获取动态库列表，遍历动态库列表，依次对动态库列表中的每个动态库进行解析，获取当前操作系统提供的全部库以及符号表。
进一步地，所述步骤S2获取到的操作系统信息以json文件存储。
进一步地，所述步骤S32中，对于任意一个待监控的应用软件二进制可执行文件进行改造，生成新的可执行文件及中介链接库；利用操作系统提供的动态链接机制将可执行文件对第三方库的直接API调用转变为可执行文件对中介链接库的API调用，再由中介链接库对第三方库进行API调用，并在中介链接库调用API时捕获API调用记录，记录的基准信息。
进一步地，所述步骤S4具体包括：通过解析应用软件生成待检测的应用软件引用符号表D，与在其他已适配版本上动态测试捕获的基准符号表J，得到一张交集符号表G＝D∩J，该交集符号表为应用软件在待检测操作系统上运行所依赖的引用符号，且该表中的引用符号均经过基准组合验证符号功能正确性，确认表G为目标操作系统提供的符号表M的子集，即可完成比对。
进一步地，所述步骤S5具体包括：基于比对应用软件与目标操作系统的不同比对项目给出兼容性测试结果，比对项目包括：依赖库有无、引用符号有无和基准判定符号参数正确性；存在以下几种兼容类型：应用软件依赖库不兼容、应用软件引用符号不兼容、应用软件库包级兼容、应用软件兼容。
进一步地，应用软件依赖库不兼容表示目标操作系统上不存在应用软件所需的依赖库；应用软件引用符号不兼容表示目标操作系统上存在应用软件所需的依赖库包，应用软件依赖的引用符号缺失；应用软件库包级兼容表示目标操作系统上存在应用软件所需的全部依赖库、引用符号，但是未进行或未通过与基准符号表之间的比对；应用软件兼容：目标操作系统上存在应用软件所需的全部依赖库、引用符号，并通过了与基准符号表的比对，即目标操作系统上满足应用软件库包、引用符号的有无并验证了引用符号功能正确性，得出结论应用软件兼容。
(三)有益效果
本发明提出一种基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，本发明的一种基于解析二进制文件符号表的应用软件兼容性检测判定方法具有如下特点：
1)提供了在国产操作系统下监控应用程序接口调用过程的方法，将应用程序二进制可执行文件改造生成新二进制文件，通过调用中介库的方式捕获调用的系统API，从而不影响应用程序的正常运行；
2)给出了一种基于基准符号表的应用软件兼容性静态检测判定方法，可提升软件兼容性静态测试验证的效率和充分性。
附图说明
图1为本发明基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明属于测试技术领域，主要针对国产操作系统类型较多、版本变化快，应用软件与其兼容性测试工作量大的难题，给出了一种基于解析二进制文件引用符号表的应用软件兼容性检测判定方法。
本发明给出了一种解析二进制文件引用符号表的应用软件兼容性静态检测方法，该方法解析二进制引用文件的符号表，获取应用软件的引用符号，通过引入中介模块，并对原生的应用软件二进制文件引用符号表进行改造，生成新的二进制文件，在软件进行动态测试时通过中介模块捕获引用符号调用记录，形成比对基准,并基于该比对基准对应用程序与其他版本的操作系统的兼容性做出检测判定。该方法能够在不影响目标应用程序运行的情况下，对应用程序调用的库包和引用符号的调用过程进行记录，形成基于应用软件运行的正常行为和库包调用过程生成静态比对的基准。具备在某个操作系统上进行应用软件兼容性单次动态测试获取静态测试比对基准后，实现了在后续版本的操作系统上无需重复动态测试，仅通过对应用软件二进制文件与后续操作系统静态扫描的方式，即可判定应用软件与操作系统的库包兼容性的功能，为用户提供基于静态测试应用软件与操作系统库包兼容性的可靠测试手段。
针对国产操作系统类型较多、版本较多，应用软件与其兼容性测试的难题，本发明采用如下方法和步骤实现了应用软件兼容性判定方法：第一步，解析应用软件；第二步，扫描目标操作系统；第三步，获取基准，并解析基准中的引用符号信息；第四步，基于基准对引用符号信息进行比对；第五步，引用软件兼容性检测判定。而获取基准分为三个步骤：第一步：解析作为基准的应用软件，第二步：引入中介模块，第三步：动态测试获取基准应用软件的引用符号表。
本发明的目的在于提供一种基于解析二进制文件符号表的应用软件兼容性检测判定方法，解决当前国产操作系统下静态判定应用软件兼容性结果准确度不高的问题。
S1、解析应用软件
解析应用软件安装包中的二进制文件，获取到应用软件所依赖的库以及引用符号表。对于一个应用软件，分析其是否兼容于目标操作系统，需要获得此应用软件所需要的依赖库，而操作系统是否提供软件在运行时实际调用的API，是判定此应用软件兼容于目标操作系统的关键。
S2、扫描目标操作系统
对操作系统进行扫描，获取操作系统名称、架构等基础信息，同时遍历解析操作系统用来存储动态库的目录，自动获取到操作系统全部库、API符号表。
S3、获取应用软件兼容性比对基准
获取基准分为三个步骤：
S31、首先在应用软件已完成适配的操作系统上，执行解析应用软件操作，获取到应用软件所依赖的库及依赖的引用符号函数。
S32、其次，基于解析获取的引用符号表对应用软件二进制文件进行改造：对应用软件依赖的引用符号进行改造，生成新的符号名称，作为中介符号，如：sig改造为sig_1；使用中介符号替换二进制文件中调用的引用符号，生成新的应用软件二进制文件，同时，生成中介链接库，该库提供新生成的二进制文件所依赖的所有中介符号，并在每个中介符号被调用时，通过代码记录中介符号调用过程，从而实现在不影响功能行为的条件下对应用软件运行过程中的引用符号调用过程进行监控。
S33、对改造后的应用软件进行动态测试，记录动态测试过程中的符号调用过程，并基于调用过程列表，对二进制文件进行反汇编与文件解析，获取引用符号名称、符号代码段哈希值、参数个数等信息，完成基准符号表创建。
S4、基于基准对符号信息进行比对
通过解析待检测的应用软件依赖的引用符号表，结合目标操作系统符号表和基准符号表，通过判定应用软件依赖的引用符号在目标操作系统上是否存在并且能否运行正常进行，进行应用软件兼容性依赖信息对比。
S5、判定软件兼容性
基于S4比对信息结果反馈，参照应用软件兼容性判定规则，得出应用软件兼容性判定结论，结论包括：应用软件依赖库不兼容、应用软件引用符号不兼容、应用软件库包级兼容、应用软件兼容。
基于解析二进制文件符号表的应用软件兼容性判定方法的具体实施步骤为：
第一步解析应用软件
通过脚本程序，根据不同架构的操作系统，不同的软件包格式，自动解析安装包，并对安装包中的二进制文件获取符号表信息，对符号表中的符号进行遍历选取，获取引用符号，从而获取到应用软件所依赖的库以及引用的API符号表。
解析应用软件得到的信息以json文件存储，便于后续比对处理，如下所示：
第二步扫描目标操作系统
首先解析操作系统环境变量与/etc下的动态库配置文件，获取操作系统的动态库访问目录，其次对获取到的动态库存储目录与操作系统特殊目录如/lib、/usr/lib等进行扫描，并对其中的文件进行判定获取动态库列表，遍历动态库列表，依次对动态库列表中的每个动态库进行解析，获取当前操作系统提供的全部库以及相关的API。
获取到的操作系统信息以json文件存储，如下所示：
第三步获取基准，并解析基准中的符号信息
获取基准分为三个部分。
第一部分：解析基准应用软件安装包中的二进制文件。
第二部分：对于任意一个待监控的应用软件二进制可执行文件(以下统称可执行文件)进行改造，生成新的可执行文件及中介链接库。利用操作系统提供的动态链接机制(地址转换与绑定)将可执行文件对第三方库的直接API调用转变为可执行文件对中介链接库的API调用，再由中介链接库对第三方库进行API调用。并在中介链接库调用API时捕获API调用记录，记录的基准信息格式如下所示：
第四步基于基准对符号信息进行比对
通过解析应用软件生成待检测的应用软件引用符号表D，与在其他已适配版本上动态测试捕获的基准符号表J，得到一张交集符号表G＝D∩J，该交集符号表为应用软件在待检测操作系统上运行所依赖的引用符号，且该表中的引用符号均经过基准组合验证符号功能正确性，因此只需确认表G为目标操作系统提供的符号表M的子集，即可完成比对。
第五步判定软件兼容性
基于比对应用软件与目标操作系统的不同比对项目给出兼容性测试结果，比对项目包括：依赖库有无、引用符号有无和基准判定符号参数正确性；存在以下几种兼容类型：应用软件依赖库不兼容、应用软件引用符号不兼容、应用软件库包级兼容、应用软件兼容，图1展示了比对过程以及比对结果。
本发明的一种基于解析二进制文件符号表的应用软件兼容性检测判定方法具有如下特点：
1)提供了在国产操作系统下监控应用程序接口调用过程的方法，将应用程序二进制可执行文件改造生成新二进制文件，通过调用中介库的方式捕获调用的系统API，从而不影响应用程序的正常运行；
2)给出了一种基于基准符号表的应用软件兼容性静态检测判定方法，可提升软件兼容性静态测试验证的效率和充分性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1、解析应用软件
解析应用软件安装包中的二进制文件，获取到应用软件所依赖的库以及引用符号表；
S2、扫描目标操作系统
对操作系统进行扫描，获取基础信息，同时遍历解析操作系统用来存储动态库的目录，自动获取到操作系统全部库及符号表；
S3、获取应用软件兼容性比对基准
获取基准分为三个步骤：
S31、在应用软件已完成适配的操作系统上，执行解析应用软件操作，获取到应用软件所依赖的库及依赖的引用符号；
S32、基于解析获取的引用符号表对应用软件二进制文件进行改造：对应用软件依赖的引用符号进行改造，生成新的符号名称，作为中介符号，使用中介符号替换二进制文件中调用的引用符号，生成新的应用软件二进制文件，同时，生成中介链接库，该库提供新生成的二进制文件所依赖的所有中介符号，并在每个中介符号被调用时，通过代码记录中介符号调用过程，从而实现在不影响功能行为的条件下对应用软件运行过程中的引用符号调用过程进行监控；
S33、对改造后的应用软件进行动态测试，记录动态测试过程中的符号调用过程，并基于调用过程列表，对二进制文件进行反汇编与文件解析，获取引用符号名称、符号代码段哈希值和参数个数，完成基准符号表创建；
S4、基于基准对符号信息进行比对
通过解析待检测的应用软件依赖的引用符号表，结合目标操作系统符号表和基准符号表，通过判定应用软件依赖的引用符号在目标操作系统上是否存在并且能否运行正常进行，进行应用软件兼容性依赖信息对比；
S5、判定软件兼容性
基于S4比对信息结果反馈，参照应用软件兼容性判定规则，得出应用软件兼容性判定结论，结论包括：应用软件依赖库不兼容、应用软件引用符号不兼容、应用软件库包级兼容、应用软件兼容。
2.如权利要求1所述的基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：通过脚本程序，根据不同架构的操作系统，不同的软件包格式，自动解析安装包，并对安装包中的二进制文件获取符号表信息，对符号表中的符号进行遍历选取，获取引用符号，从而获取到应用软件所依赖的库以及引用符号表。
3.如权利要求2所述的基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，其特征在于，解析应用软件得到的信息以json文件存储。
4.如权利要求1所述的基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，基础信息包括操作系统名称和架构。
5.如权利要求1所述的基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：首先解析操作系统环境变量与/etc下的动态库配置文件，获取操作系统的动态库访问目录，其次对获取到的动态库存储目录与操作系统特殊目录进行扫描，并对其中的文件进行判定获取动态库列表，遍历动态库列表，依次对动态库列表中的每个动态库进行解析，获取当前操作系统提供的全部库以及符号表。
6.如权利要求5所述的基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，其特征在于，所述步骤S2获取到的操作系统信息以json文件存储。
7.如权利要求1所述的基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，其特征在于，所述步骤S32中，对于任意一个待监控的应用软件二进制可执行文件进行改造，生成新的可执行文件及中介链接库；利用操作系统提供的动态链接机制将可执行文件对第三方库的直接API调用转变为可执行文件对中介链接库的API调用，再由中介链接库对第三方库进行API调用，并在中介链接库调用API时捕获API调用记录，记录的基准信息。
8.如权利要求1-7任一项所述的基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：通过解析应用软件生成待检测的应用软件引用符号表D，与在其他已适配版本上动态测试捕获的基准符号表J，得到一张交集符号表G＝D∩J，该交集符号表为应用软件在待检测操作系统上运行所依赖的引用符号，且该表中的引用符号均经过基准组合验证符号功能正确性，确认表G为目标操作系统提供的符号表M的子集，即可完成比对。
9.如权利要求8所述的基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：基于比对应用软件与目标操作系统的不同比对项目给出兼容性测试结果，比对项目包括：依赖库有无、引用符号有无和基准判定符号参数正确性；存在以下几种兼容类型：应用软件依赖库不兼容、应用软件引用符号不兼容、应用软件库包级兼容、应用软件兼容。
10.如权利要求9所述的基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法，其特征在于，应用软件依赖库不兼容表示目标操作系统上不存在应用软件所需的依赖库；应用软件引用符号不兼容表示目标操作系统上存在应用软件所需的依赖库包，应用软件依赖的引用符号缺失；应用软件库包级兼容表示目标操作系统上存在应用软件所需的全部依赖库、引用符号，但是未进行或未通过与基准符号表之间的比对；应用软件兼容：目标操作系统上存在应用软件所需的全部依赖库、引用符号，并通过了与基准符号表的比对，即目标操作系统上满足应用软件库包、引用符号的有无并验证了引用符号功能正确性，得出结论应用软件兼容。
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| CN202211295067.3A CN115757092A (zh) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | 一种基于二进制文件符号表的应用软件兼容性检测方法 |
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| CN117707985A (zh) * | 2024-02-01 | 2024-03-15 | 麒麟软件有限公司 | 软件兼容性信息获取方法、装置及存储介质 |
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