CERIAS Tech Report 2005-06 VULNERABILITY LIKELIHOOD: A PROBABILISTIC APPROACH TO SOFTWARE ASSURANCE by Rajeev Gopalakrishna, Eugene H. Spafford, and Jan Vitek Center for Education and Research in Information Assurance and Security, Purdue University, West Lafayette, IN 47907-2086

Vulnerability Likelihood: A Probabilistic Approach to Software Assurance Rajeev Gopalakrishna, Eugene H. Spafford, and Jan Vitek Department of Computer Sciences, Purdue University 250 N. University Street, West Lafayette, IN 47907-2066        Email: !#"%$'&)(+*-,& .+/0214365)798;:=<9>?;0@79ACBD79A:=EF<98D02BD0;?HGH8I1J: KL14BMGH>N0>1O<PHQO02RS1JTU0D> V: /0W14365'<?9:)79A B79AX:=EF<98079>Y7GH8ZQ41JTU0BU[)\]BIB9GH8D<9>? 0^<P7G:_:V/0B0 ?HGH8 1J: K 587;5`0D8U:V1O0B_79A'<^B79AX:=EF<980<98;:a14Aa<?9:bBI/7GHQONcGHQJ:a143Y<:J0DQ KY:a8D<9>B QO<:J0_14> :J7-< d GS<9>:a1J:J<:V1JTU0-3Y0 <9BUGH8079AZTGHQ4>0D8<P914Q41J:a1O0DB9[+eJ>f:V/14B5'<;5`0D8 gbEF058D0DB0D> : :V/0h1ON0 0D8D<PH14Q41J: KkQ414l0DQ414/77Nk<9Bh?;0H[po<914>14>Rq<9BIB9GH8D<9>? 0%0 <98 Q Kq14>r:V/0YBD79A:=E+<980 N0HTU0DQO7;53Y0D>:? K?DQO0^14BW79A`143s3Y0D>BD0-T<9Q=GS014>%N148D0 ?H:V14>R6AIG:IGH8D0t0Dub798;:aBU[ v 7nE+0xw8IBU:_N14B?HGHBIB6TGHQ4>0D8<PH14Q41J: KhQ414l0DQ414/77Nh14>q:V/0y? 79> :J0 z':^79AWTG9Q|{ >08D<PH14Q41J: Kj58D0 N1O?9:a1O79>c14>cB79AX:=EF<980<98U:V14Aa<?H:VB9[^}c0W58D7;5`79B0Aa7GH8]: K5`0DB 79A+587URS8D<93~58D7;5)0D8;:a1O0DB:V/<:? <9>€P0y7PHB0D8UTU0 Nn14>nBD79A:=EF<98D0<98;:a14Aa<?9:aB :J765)7:J0D> :V1O<9Q4Q KqN09:J08I3s14>0j:a/0D148jTGHQ4>0D8<P914Q41J: KfQ414l0DQ414/77N'[j.+/0D>€EF0 N14B?HGHB BiTGHQ4>0D8D<PH14Q41J: KQ414l0DQ414/77N‚14>ƒ:a/0q?;79>:J0Dz :n79AhTG9Q4>0D8<PH14Q41J: K N0H:J0 ?9:a1O79>`[„}Y0n587;5`79BD0…1 d GS0p:J7 d GS<9>:V14A|Kƒ:V/0†<9B BUGH8<9>? 0 14>‡:a/0cB79Q=G:V1O79>Bj79At?I/0;?l08IBsAJ798cTGHQ4>0D8<PH14Q41J: K€N09:J0;?9:V1O79>:V/<:6GHB0 B;:=<:V1O?r<9><9Q KBI14B9[ˆ\]>N‰w><9Q4Q Kg†EF0p14Q4Q=G9BU:V8<:J0‚:V/0p14365)798;:=<9>?;0p79A TGHQ4>0D8D<PH14Q41J: KiQ414l0DQ414/77N†14>€ :^3Y09:a/7N79QO7URHK :J763Y0 <9B9GH8D<PHQ Kc14>?D8D0;<9BD0]B79AX:=EF<980-<9BIB9GH8D<9>? 0H[

1. INTRODUCTION Št‹'Œq Ž ŒHŒH‘nD‘;’S‘ Œq“”“”V‘ •t’Ž Œ€– ŒH—ŒH˜|“'™mŒH‘hš|n™m“Ž Œq’‰’SŽ‘

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2.

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2.1 Software Defect Prediction Št‹bŒUŽ Œf’Ž Œmb™mŒ9Ž “bjD‘ b–'š|ŒHcš|r‘ ‹bš|c’SŽ Œ’i“”-“”a‘I•-’Ž Œ†– Œ9”JŒH›U‘

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2.1.1

A Model Based on Bayesian Belief Networks

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2.2 Software Vulnerability Prediction «„–'ŒU”JŒH›9‘h'Ž Œ– š|›9‘ š|“¨™m“–'Œ9˜]b›;‹§’Y‘ ‹bŒf“'Œf¡`’ŒH–§“§ÉtÉ]Ð

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Problem Complexity

Design Effort

Design Size (KLOC)

Defects Introduced

Testing Effort

Defects Detected

Defect Density at Testing

Residual Defect Count

Residual Defect Density

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3. LIKELIHOOD OF A VULNERABILITY «Â Ž “žŽ;’™iª q›H“™mb˜|šO’b›9Œ‡•xš4‘ ‹ø’§ Ž “)Œ9Ž‘I£ƒ›’ø¡)Œk›;‹bŒH›;ÃŒ–

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4. ROLE OF VULNERABILITY LIKELIHOOD IN SOFTWARE ASSURANCE METHODOLOGY Á‚Œy‹`’—Œy– ŒH›9Ž š|¡)Œ–n‘ ‹bŒx›H“b›HŒH ‘t“”—b˜|'Œ9Ž;’¡'šO˜|š4‘ £n˜Oš|ÃŒ9˜Oš|‹'““–†š| ‘ ‹bŒ-‘I•t“c›H“‘ Œ9º‘ “”Z—b˜|bŒ9Ž;’¡bš|˜|š4‘ £n Ž Œ–'š|›9‘ š|“†š|m“”a‘ •t’Ž Œ6’Ž‘ š4¬ ”=’›9‘ t’`–h—'˜O'Œ9Ž;’¡'š|˜Oš4‘I£m–'ŒU‘ ŒH›9‘ š|“n'š|bžsD‘;’‘ š|›’b’˜4£ šO^›U‹'ŒH›;ì Œ9Ž HŸ%Ç €‘ ‹bš|sŒH›U‘ šO“Z©F•tŒh–'ŒH›9Ž š|¡)Œn‹'“•¦’†™mŒ9‘ ‹'“–'“˜O“ž£p¡b’Œ– “§—b˜|'Œ9Ž;’¡'šO˜|š4‘ £r˜|šOÃŒH˜|šO‹'““–›H’¨‹bŒ9˜O§ Ž šO“Ž š4‘ šOØ9Œi’b–‚›H“'›HŒH ¬ ‘Ž;’‘ Œm‘ ‹'ŒfŽ Œ9“'Ž ›9ŒH%š|‚‘ ‹'Œn‘ ŒHD‘ š|bžpb‹b’Œm‘ “p’ib¡'Œ9‘Y“”x‘ ‹bŒ ™m“–''˜|ŒH-š|€’h“”V‘ •t’Ž ŒY’Ž‘ š4”=’›9‘Ÿ

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5. OTHER RELATED WORK ÉŽ “S•x'Œ6Œ9‘t’˜=Ÿx¼4ÊHÒ¾ZD‘ b– £hD‘;’‘ š|D‘ š|›’˜`‘Ž ŒHb–'^šOmŽ ŒH)“Ž‘ Œ–mš|‘Ž  ¬ š|“b]š|'›HšO–'ŒH‘ Wš| —“˜|—šO'žjŒ9º b˜|“š|‘ ŒH–n— '˜|bŒ9Ž;’¡bš|˜|š|‘ š|ŒH^’b–n–'ŒUŽ šO—Œ ’fŽ ŒHžŽ Œ9šO“rŒ¿b’‘ š|“p‘ ‹`’S‘jŽ ŒH'Ž Œ9ŒH‘ 6‘ ‹bŒ%›Hb™%b˜O’‘ š|—Œc›H“b‘ “”`Ž ŒH)“Ž‘ Œ–hš|b›HšO– ŒH‘ W’’y”abb›U‘ šO“h“”`‘ ‹bŒ]‘ š|™mŒtš|'›HŒt‘ ‹bŒ^D‘;’Ž‘ “”‘ ‹bŒjŒUº''˜|“š4‘y›9£ ›H˜|ŒŸ

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A PROBABILISTIC APPROACH TO SOFTWARE ...

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