Применение FOSS-инструментов для анализа исходных текстов программ
Использование внутреннего представления исходного текста открывает путь для систематического изучения и преобразования исходного кода программ. Рассмотрены FOSS-утилиты, использующие внутреннее представление исходного кода.
С целью актуализации выполняемых разработок были предприняты усилия для обзора открытых инструментов, пригодных в качестве базы сравнения с разрабатываемыми прототипами.
Были рассмотрены существующие открытые инструменты для анализа, использующие построение синтаксического дерева разбора (AST):
PyCharm – IDE с открытой версией (подписная free licence) [1].
Vulture – анализатор кода в программах Python [2], использует модуль ast стандартной библиотеки и создает абстрактные синтаксические деревья для всех файлов исходного кода в проекте.
ObjectWeb ASM (частью входит в Java Development Kit 6) [3] – API для представления кода JAVA в виде дерева.
Joern – анализатор исходного кода [4], способный построить:
- абстрактное синтаксическое дерево,
- граф управления,
- граф вызовов,
- граф структуры каталога исходного кода,
- граф программных зависимостей для исходного текста на языке С++.
Инструмент Joern работает в связке с системой управления графовой NoSQL базой данных Neo4j [5] – графовая система управления базами данных c открытым исходным кодом, реализованная на Java. Считается самой распространенной графовой СУБД, формат данных собственный, специализированный.
Joern имеет собственный язык запросов Cypher, но запросы можно делать и другими способами, например, напрямую через Java API и на языке Gremlin, созданном в проекте с открытым исходным кодом TinkerPop.
С целью ознакомления с возможностями базовых инструментов был выполнен проект по применению Joern как наиболее функционального для решения типовых анализа потока управления.
Для обработки информации, полученной с помощью инструмента Joern, применялась написанная программа постобработки на Python.
В функционал постобработки входят:
построение трассы исполнения программы по исходному тексту;
получение списка всех информационных объектов программы по исходному тексту;
- проверка наличия заданных конструкций в исходном тексте программы;
- формирование полного перечня маршрутов исполнения функциональных объектов по исходному тексту программы;
- контроль связей функциональных объектов в исходном тексте программы по информации;
- контроль связей функциональных объектов в исходном тексте программы по управлению.
Параметры запуска и результаты тестирования программы постобработки доступны всем желающим в открытом источнике [6].
Под функциональными объектами понимаются:
- объекты классов,
- локальные и глобальные переменные проекта, непосредственно участвующие в алгоритме.
Под маршрутом исполнения функционального объекта понимается его «линия жизни» от момента создания до указанного места в исходном коде.
Результатом исполнения скрипта постобработки будет перечень всех маршрутов исполнения, в которых, так или иначе, встречается использование указанного функционального объекта, либо сообщение о том, что такие маршруты отсутствуют.
Программа постобработки может контролировать связи функциональных объектов проекта по управлению и по информации.
Для этих задач необходимо выбрать два функциональных объекта:
- исследуемый,
- второстепенный.
Под связью функциональных объектов по управлению понимается любое воздействие исследуемого объекта на второстепенный, в том числе:
- модификация (чтение, запись) данных второстепенного объекта,
- вызов методов второстепенного объекта,
- любое другое воздействие на данные второстепенного объекта.
Под связью функциональных объектов по информации подразумевается любое взаимодействие второстепенного объекта на данные исследуемого объекта.
Поиск и анализ такого рода связей между объектами является неотъемлемой частью анализа текста любого программного продукта. Он дает возможность убедиться в отсутствии недокументированных возможностей программы, отсутствии избыточности исходного кода.
Приведем пример использования пакета из Joern и инструмента постобработки. Анализируемый текст (Python):
ifstream file("graphFile");
unsigned int n = 0;
unsigned int oriented;
file >> n >> oriented;
G.resize(n);
while (!file.eof()) {
int a, b;
file >> a;
file >> b;
G[a].push_back(b);
if(oriented == 0) {
G[b].push_back(a);
}
}
file.close();
Исследование прототипа сравнения показало ограничение его функциональности по глубине построения синтаксического дерева разбора, а также недостаточный уровень документирования инструмента Joern.
Источник: http://samag.ru/archive/article/3827