DevSecOps 方法論與應用程式安全實踐

– 16 分鐘閱讀

隨著軟體開發流程的快速迭代，安全議題已不再是事後考量，而是需要整合至整個開發生命週期的核心環節。本文從安全設計、安全編碼等導向切入，探討如何應用 DevSecOps 方法論，並結合 OWASP ASVS 等標準，建立一套完善的應用程式安全防護體系。同時，本文也將深入探討威脅模型的建立步驟與實務案例，並提供 API 端點防護策略，以應對日益複雜的網路攻擊威脅。此外，文章也涵蓋了資訊安全團隊的組織架構、角色與職責，以及大資料安全分析的應用，提供讀者更全面的資訊安全管理視野。

安全設計問題

  1. OWASP ASVS：使用OWASP應用程式安全驗證標準（ASVS）來評估應用程式的安全設計。
  2. 前10個安全設計問題：識別並解決應用程式中的前10個安全設計問題。
  3. 以前版本中的安全問題：審查以前版本中的安全問題，並確保它們已經被解決。

安全編碼

  1. 選擇可靠和安全的第三方元件：選擇可靠和安全的第三方元件，以減少風險。
  2. 安全組態：實施強大的安全組態機制，以保護應用程式和資料。
  3. 第三方軟體評估清單：使用第三方軟體評估清單來評估第三方元件的安全性。

應用程式安全驗證標準（ASVS）

  1. 設計審查：進行設計審查，以確保應用程式的設計是安全的。
  2. 實施審查：進行實施審查，以確保應用程式的實施是安全的。
  3. 第三方元件：審查第三方元件，以確保它們是安全的。
  4. 程式碼審查：進行程式碼審查，以確保程式碼是安全的。

靜態應用程式安全測試（SAST）

  1. FindSecbugs：使用FindSecbugs等工具進行靜態應用程式安全測試。
  2. Fortify：使用Fortify等工具進行靜態應用程式安全測試。
  3. Coverity：使用Coverity等工具進行靜態應用程式安全測試。

動態應用程式安全測試（DAST）

  1. OWASP ZAP：使用OWASP ZAP等工具進行動態應用程式安全測試。
  2. BurpSuite：使用BurpSuite等工具進行動態應用程式安全測試。

互動式應用程式安全測試（IAST）

  1. CheckMarks Varacode：使用CheckMarks Varacode等工具進行互動式應用程式安全測試。

執行時應用程式安全保護（RASP）

  1. OpenRASP：使用OpenRASP等工具進行執行時應用程式安全保護。

DevSecOps 方法論

DevSecOps 是一種將安全實踐整合到軟體開發過程中的方法論。其目的是使安全成為軟體開發過程中的一個不可分割的部分，而不是事後才考慮的問題。DevSecOps 的目標是透過整合安全實踐、自動化測試和持續交付，來提高軟體的安全性和可靠性。

DevSecOps 方法論

  1. 敏捷 (Agile)：敏捷方法論注重迭代開發和持續交付，強調開發人員和其他利益相關者之間的合作和溝通。在 DevSecOps 中，敏捷方法論可以用於實作安全問題的持續反饋迴圈。
  2. 瀑布 (Waterfall)：瀑布方法論是一種傳統的軟體開發方法，涉及線性進展的階段。 在 DevSecOps 中，瀑布方法論可以用於確保安全需求在開發過程的早期就被定義和解決。
  3. DevOps：DevOps 方法論注重開發人員和營運團隊之間的合作和自動化。在 DevSecOps 中，DevOps 方法論可以用於自動化安全測試和其他安全相關任務。
  4. Shift-Left：Shift-Left 方法論涉及將安全測試和其他安全相關任務提前到開發過程的早期。 在 DevSecOps 中，Shift-Left 方法論可以用於確保安全性從一開始就被整合到開發過程中。
  5. 威脅建模 (Threat Modeling)：威脅建模是一種方法，涉及識別和分析潛在的威脅，並設計安全控制來減輕這些威脅。在 DevSecOps 中，威脅建模可以用於識別和解決潛在的安全問題。

美國國防部 (DoD) 方法論

美國國防部 (DoD) 有其自己的 DevSecOps 方法論和框架，旨在實作安全、可靠和抗攻擊的軟體系統。DoD 方法論根據以下原則：

  1. 持續整合/持續交付 (CI/CD) 管道：CI/CD 管道是一個自動化的過程，用於構建、測試和佈署軟體變更。DoD 方法論強調自動化管道的重要性，以加速交付速度並確保所有變更都被徹底測試。
  2. 安全測試：DoD 方法論要求在整個軟體開發生命週期中整合安全測試，包括靜態程式碼分析、動態分析等。
  3. 基礎設施即程式碼 (IaC)：DoD 方法論推廣使用 IaC 來自動化基礎設施的佈署和管理，從而確保基礎設施的一致性和可重複性。
  4. 風險管理：DoD 方法論要求風險管理成為 DevSecOps 過程中的一個不可分割的部分，涉及識別潛在風險和漏洞、根據嚴重程度優先處理並採取適當措施來減輕風險。
  5. 合作：DoD 方法論強調開發、安全和營運團隊之間的合作，包括定期溝通、聯合規劃和跨功能培訓，以確保所有團隊成員對 DevSecOps 過程有共同的理解。

微軟安全開發生命週期 (SDL)

微軟有其自己的 DevSecOps 方法論，稱為安全開發生命週期 (SDL)。SDL 是一個綜合的方法論，將安全實踵和工具整合到整個軟體開發過程中。SDL 的關鍵原則包括：

  1. 安全性從一開始就被考慮：SDL 強調在軟體開發過程的早期就考慮安全性。
  2. 持續改進：SDL 是一個迭代的過程，不斷改進安全實踐和工具，根據反饋和經驗教訓。
  3. 風險管理：SDL 要求在每個開發階段識別和評估風險，並採取適當措施來減輕風險。
  4. 合作：SDL 強調開發、營運和安全團隊之間的合作。
  5. 自動化：SDL 推廣使用自動化工具和過程，以確保安全實踐的一致性和效率。

安全和流程

  1. 安全組態基準：定義安全組態基準，以確保系統和應用程式按照安全最佳實踐進行組態。
  2. 持續監控機制：實施持續監控機制，以檢測和回應安全事件。
  3. 環境加固：加固環境，以防止未經授權的存取和使用。
  4. 完整性監控：實施完整性監控，以檢測和回應系統和資料的變更。
  5. 敏感資訊暴露保護：保護敏感資訊，以防止未經授權的存取和使用。

透過遵循這些和流程，組織可以實作一個強大的 DevSecOps 程式，將安全性整合到軟體開發過程的每個階段，從而提高軟體的安全性和可靠性。

資訊安全團隊的角色和責任

在現代企業中，資訊安全是一個至關重要的議題。隨著科技的進步和網路攻擊的增加，企業需要一個專門的團隊來處理資訊安全問題。這個團隊通常由一位資訊安全主管（Chief Security Officer, CSO）長官，但在一些小型企業中，可能沒有專門的CSO。

資訊安全團隊的結構

在沒有專門CSO的情況下，資訊安全團隊可能由少於10名成員組成，直接向技術總監（CTO）報告。這個團隊的主要責任是確保企業的資訊系統和資料的安全。

資訊安全的五個階段

資訊安全可以分為五個階段：

  1. 基本安全控制：這個階段包括實施基本的安全措施，例如防火牆、入侵檢測系統和加密。
  2. 建立安全測試團隊：在這個階段，企業建立了一個安全測試團隊，負責進行漏洞評估、靜態安全分析和網路安全測試。
  3. SDL活動：SDL（Security Development Lifecycle）活動包括將安全性融入到軟體開發的每個階段，從設計到測試。
  4. 自建安全服務：在這個階段，企業建立了自己的安全服務，例如安全培訓、編碼和工具。
  5. 大資料安全分析和自動化：這個階段包括使用大資料分析和機器學習來識別異常行為和未知威脅，並自動執行安全行動。

大資料安全分析

大資料安全分析涉及收集和分析來自各種來源的日誌資料，例如防火牆、網路服務和終端點。這些資料可以使用工具如Flume、Logstash和Rsyslog進行收集，並使用Kafka、Storm或Spark進行分析。然後，資料可以儲存在Redis、MySQL、HBase或HDFS中，並使用Kibana、ElasticSearch或Graylog進行索引、搜尋和呈現。

大資料安全分析的關鍵階段包括：

  • 資料收集：收集來自各種來源的日誌資料。
  • 資料標準化：將資料格式標準化為JSON格式。
  • 資料增強/標籤：將IP地址等關鍵資訊與GeoIP和WhoIS資訊相關聯，並標籤已知的黑名單IP地址。
  • 相關性分析：分析IP地址、主機名、DNS網域名稱、檔案雜湊、電子郵件地址和威脅知識函式庫之間的關係。
  • 儲存：儲存原始資料、增強資訊、相關性分析結果和威脅知識函式庫。
  • 警示：觸發警示如果發現威脅或根據指定的警示規則。
  • 呈現/查詢：使用安全儀錶板進行監控和查詢，例如ElasticSearch、RESTful API或第三方SIEM。

資訊安全工程團隊的角色與責任

資訊安全工程團隊為各個專案提供安全指導、政策、檢查清單、範本和培訓。團隊成員可能會被分配到不同的專案中，根據專案的需要提供專業知識。然而，資訊安全工程團隊提供指導、工具包和培訓，但專案團隊仍然負責日常安全活動的執行。

專責資訊安全團隊

專責資訊安全團隊的職責包括：

  • 資訊安全管理：定義安全指導、流程、政策、範本、檢查清單和要求。
  • 資訊安全測試：進行內部資訊安全測試，以確保應用程式在發布前已經過嚴格的安全檢查。
  • 資訊安全工程：提供共同的資訊安全框架、架構、SDK和API給開發團隊使用。
  • 資訊安全監控：負責監控所有線上服務的資訊安全狀態。
  • 資訊安全服務：開發資訊安全服務，如Web應用防火牆（WAF）和入侵偵測系統。

資訊安全技術委員會（任務小組）

資訊安全技術委員會是一個定期召開會議的團體，成員包括所有專案團隊的資訊安全代表和資訊安全團隊的專家。該委員會每週召開會議，討論以下主題：

  • 共同的資訊安全設計問題和緩解方案。
  • 專案的資訊安全設計模式。
  • 對專案的資訊安全設計框架建議。
  • 特定的資訊安全設計問題。
  • 對一個專案的資訊安全設計評估。

DevSecOps

DevSecOps是一種將資訊安全融入到軟體開發生命週期中的方法。它強調在每個階段都要考慮資訊安全，從規劃到開發、測試和佈署。

威脅模型

威脅模型是一種識別和評估系統中潛在威脅的方法。它涉及分析系統的弱點和攻擊者可能利用這些弱點的方式。

實施

實施威脅模型需要一個結構化的方法，包括：

  • 識別系統的資產和弱點。
  • 分析攻擊者可能利用這些弱點的方式。
  • 評估每個威脅的可能性和影響。
  • 開發緩解策略以降低風險。

威脅矩陣

威脅矩陣是一種工具，用於組織和優先考慮識別出的威脅。它可以幫助團隊關注最重要的威脅，並制定有效的緩解策略。

工具

有多種工具可用於支援威脅模型和DevSecOps過程，包括：

  • 威脅模型工具，如STRIDE或PASTA。
  • 資訊安全測試工具，如漏洞掃描器或滲透測試工具。
  • 連續整合和交付工具，如Jenkins或GitLab CI/CD。
  • 監控和日誌分析工具，如ELK Stack或Splunk。

網路安全威脅分析

網路安全威脅是指可能對網路系統、資料或服務造成危害的事件或行為。瞭解這些威脅是保護網路安全的關鍵。以下是常見的網路安全威脅：

1. 弱密碼或盜用憑證

使用弱密碼或被盜用的憑證可能導致未經授權的存取，從而導致資料洩露或系統受損。

2. 不安全的驗證協定

使用不安全的驗證協定可能使攻擊者能夠攔截或竊取敏感資訊，例如密碼或憑證。

3. 不足夠的存取控制

如果存取控制不夠嚴格，可能允許未經授權的使用者存取敏感資訊或系統。

4. 不當的許可權提升

如果許可權提升不當，可能允許攻擊者獲得超出其正常許可權的存取權，從而導致系統或資料受損。

5. 資料洩露或未經授權的存取

資料洩露或未經授權的存取可能導致敏感資訊被竊取或破壞。

6. 不安全的資料儲存

如果資料儲存不安全，可能允許攻擊者存取敏感資訊。

7. 不充分的網路分段

如果網路分段不充分，可能允許攻擊者在不同網路段之間移動，從而導致系統或資料受損。

8. 中間人攻擊

中間人攻擊可能允許攻擊者攔截或竊取敏感資訊，例如密碼或憑證。

9. 資源耗盡

資源耗盡可能導致系統或服務無法使用，從而導致業務中斷。

10. 分散式拒絕服務攻擊（DDoS）

DDoS攻擊可能導致系統或服務無法使用，從而導致業務中斷。

11. 安全設定錯誤

安全設定錯誤可能允許攻擊者存取敏感資訊或系統。

12. 預設設定不安全

預設設定不安全可能允許攻擊者存取敏感資訊或系統。

13. 軟體補丁延遲

軟體補丁延遲可能允許攻擊者利用已知漏洞攻擊系統或資料。

14. 缺乏漏洞掃描

缺乏漏洞掃描可能允許攻擊者利用已知漏洞攻擊系統或資料。

15. 內部人員惡意或疏忽

內部人員惡意或疏忽可能導致資料洩露或系統受損。

圖表翻譯：

  graph LR
    A[網路安全威脅] --> B[弱密碼或盜用憑證]
    A --> C[不安全的驗證協定]
    A --> D[不足夠的存取控制]
    A --> E[不當的許可權提升]
    A --> F[資料洩露或未經授權的存取]
    A --> G[不安全的資料儲存]
    A --> H[不充分的網路分段]
    A --> I[中間人攻擊]
    A --> J[資源耗盡]
    A --> K[分散式拒絕服務攻擊（DDoS）]
    A --> L[安全設定錯誤]
    A --> M[預設設定不安全]
    A --> N[軟體補丁延遲]
    A --> O[缺乏漏洞掃描]
    A --> P[內部人員惡意或疏忽]

內容解密：

以上圖表展示了網路安全威脅的型別和關係。每個節點代表了一種特定的威脅，箭頭表示了這些威脅之間的關係。瞭解這些威脅和關係可以幫助我們更好地保護網路安全。

資訊安全威脅模型

資訊安全威脅模型是一種過程，幫助識別和優先考慮系統或應用程式的潛在安全威脅。其目的是在開發過程的早期階段就識別安全風險，並主動減輕這些風險，而不是等待佈署後才發現漏洞。

STRIDE 威脅模型

STRIDE 是一種流行的進行威脅模型的方法，代表著六種型別的安全威脅：偽裝（Spoofing）、篡改（Tampering）、否認（Repudiation）、資訊洩露（Information disclosure）、拒絕服務（Denial of service）以及許可權提升（Elevation of privilege）。這些威脅型別會影響系統的安全性，透過建立威脅模型，可以幫助識別潛在的漏洞和攻擊。

STRIDE 威脅型別解釋

  1. 偽裝（Spoofing）：冒充使用者、裝置或系統，以獲得未經授權的存取或執行惡意動作。例如，網路釣魚攻擊或使用假的 SSL 證書來擷取資料。
  2. 篡改（Tampering）：修改資料或程式碼，在傳輸或儲存中，以引入錯誤、獲得未經授權的存取或執行其他惡意動作。例如，修改應用程式的原始碼或改變資料函式庫中的資料。
  3. 否認（Repudiation）：否認或否認行動或事件，以避免承擔責任或問責。例如，否認某一行動被採取，或資料被存取。
  4. 資訊洩露（Information disclosure）：未經授權地揭示敏感資訊，可能導致機密資料洩露。
  5. 拒絕服務（Denial of service）：使系統或應用程式無法使用，可能透過耗盡系統資源或發起大量請求。
  6. 許可權提升（Elevation of privilege）：獲得超出正常授權的存取許可權，可能允許攻擊者執行敏感操作或存取機密資料。

威脅模型工具

STRIDE 方法學常與圖表設計工具結合使用，例如 Microsoft 的 Threat Modeling Tool 或開源的 OWASP Threat Dragon。這些工具允許您建立系統或應用程式的視覺化表示，並繪製潛在的威脅和攻擊向量。

威脅檢測和指標

威脅檢測涉及識別系統或應用程式中潛在的安全威脅。一些常見的指標包括：

  • 外部來源客戶 IP
  • 客戶指紋（作業系統、瀏覽器、使用者代理、裝置等）
  • 網站聲譽
  • 隨機網域名稱（DGAs）
  • 可疑檔案下載
  • DNS 查詢

這些指標可以幫助識別潛在的安全威脅，並採取主動措施來減輕這些風險。

瞭解威脅模型的重要性

在軟體開發的過程中，尤其是在 DevSecOps 管線中，威脅模型是一個至關重要的步驟。它可以幫助開發團隊和安全團隊共同合作，找出潛在的安全風險並加以緩解。以下是建立威脅模型的步驟：

步驟 1：定義範圍

首先，需要定義要進行威脅模型的應用程式或系統。例如，一個使用容器化佈署的微服務應用程式。

步驟 2：收集資訊

接下來，需要收集有關應用程式架構、設計和佈署的資訊。這包括瞭解元件之間的互動、資料流向和外部依賴關係。

步驟 3：識別威脅和資產

識別出應用程式中的關鍵資產和敏感資料，並考慮可能會危及這些資產的內部和外部威脅。例如：

  • 未經授權存取客戶資料
  • 對 API 或容器的注入攻擊
  • Kubernetes 資源的誤組態導致未經授權存取或許可權提升

步驟 4：評估漏洞和風險

評估應用程式的架構和設計，以找出可能的漏洞和風險。考慮 DevSecOps 管線中每個階段的安全影響，包括開發、測試、佈署和營運。例如：

  • 容器映像中含有已知漏洞
  • Kubernetes 資源存取控制不當
  • 弱或過時的驗證機制

步驟 5：優先排序和緩解風險

根據風險的潛在影響和發生可能性進行優先排序。開發緩解策略和建議來解決每個已識別的風險。考慮將安全控制和最佳實踐整合到 DevSecOps 管線中。例如：

  • 實施自動化漏洞掃描和修補管理
  • 對 Kubernetes 資源應用安全組態實踐
  • 在管線的所有階段強制執行強大的驗證和存取控制

步驟 6：持續監控和改進

將威脅模型作為 DevSecOps 生命週期中的反覆過程。定期審查和更新威脅模型，以適應應用程式的演變或新風險的出現。持續監控系統以發現潛在的威脅和漏洞。

實際案例

在一個 DevSecOps 的情境中，考慮一個開發團隊正在建構一個雲原生應用程式，使用微服務架構並佈署在容器平臺上。威脅模型的過程可能涉及識別以下風險：

  • 容器映像中的漏洞
  • 弱的驗證和授權機制
  • 容器化應用程式的不足記錄和監控
  • 雲資源和存取控制的誤組態
  • 微服務之間的不安全通訊

透過這個過程，可以更好地瞭解潛在的安全風險，並採取主動措施加以緩解，確保應用程式的安全性和可靠性。

API 端點注入攻擊防護策略

為了有效防禦 API 端點的注入攻擊，需要採取多層次的安全措施。以下是一些關鍵的防護策略：

1. 實施自動化漏洞掃描和容器映象加固

透過定期的自動化漏洞掃描，可以及早發現並修復容器映象中的安全漏洞。此外，對容器映象進行加固，可以減少攻擊面，確保容器執行環境的安全。

2. 強制實施強大的身份驗證和授權機制

使用如 OAuth 或 JWT Token 的強大身份驗證和授權機制，可以確保只有授權的使用者才能存取 API 端點。這有助於防止未經授權的存取和潛在的注入攻擊。

3. 集中式日誌記錄和監控解決方案

對於容器化應用程式，實施集中式日誌記錄和監控解決方案，可以幫助快速偵測和回應安全事件，包括注入攻擊。

4. 建立適當的雲端資源管理和存取控制政策

明確的雲端資源管理和存取控制政策，可以確保只有授權的人員才能管理和存取雲端資源，從而減少因人為錯誤導致的安全風險。

5. 加密微服務之間的通訊

使用加密技術（如 TLS）保護微服務之間的通訊，可以防止敏感資料在傳輸過程中被擷取或竊聽。

6. 實施輸入驗證和安全控制

對使用者輸入進行嚴格的驗證和過濾，可以有效地防止注入攻擊。實施安全的輸入驗證和控制機制，可以阻止惡意輸入被注入到系統中。

威脅類別和對應的緩解策略

威脅類別威脅描述潛在緩解策略
身份驗證弱或被竊的憑證實施強大的密碼策略、多因素身份驗證和密碼雜湊演算法。
身份驗證不安全的身份驗證協定使用安全的身份驗證協定（如 TLS），避免在明文中傳輸憑證。
授權不足夠的存取控制實施根據角色的存取控制（RBAC）並應用最小許可權原則。

這些策略提供了一個基礎框架，幫助識別不同類別的潛在威脅和對應的緩解措施。透過實施這些安全措施，可以有效地防禦 API 端點的注入攻擊，保護系統和資料的安全。

網路安全與資料保護

在現代網路環境中，網路安全和資料保護是兩個密不可分的重要議題。隨著科技的進步和網路應用的普及，網路攻擊和資料洩露的風險也越來越高。因此，瞭解如何防止許可權提升、保護資料安全、以及確保網路安全，是每個組織和個人都需要關注的問題。

隨著雲原生應用和微服務架構的普及，API 端點安全的重要性日益凸顯。本文深入探討了 DevSecOps 方法論、威脅建模、以及一系列安全工具和技術，涵蓋了從程式碼安全到執行時保護的完整生命週期。然而，安全並非一蹴可幾，需要持續的投入和改進。技術團隊除了要關注自動化安全測試和漏洞掃描，更需建立安全文化，將安全意識融入開發流程的每個環節。對於資源有限的團隊，建議優先強化API 身份驗證和授權機制，並實施嚴格的輸入驗證，以最大程度降低注入攻擊風險。未來，AI 驅動的安全分析和自動化回應將成為主流，值得關注並提前佈局。玄貓認為，唯有將安全視為持續演進的過程，才能在快速變化的威脅態勢中立於不敗之地。

玄貓

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。