軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的信息安全管理

張萍 田闖 李衛(wèi)

隨著互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的不斷發(fā)展，信息化在社會(huì)各行業(yè)逐漸嶄露頭角，信息安全日漸引起人們的重視。而作為信息化實(shí)現(xiàn)的中堅(jiān)力量，如何做好軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的信息安全管理，從而使得開(kāi)發(fā)出的信息化產(chǎn)品更有安全保障，也是信息安全管理中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

一、軟件安全問(wèn)題的產(chǎn)生

軟件安全問(wèn)題產(chǎn)生的原因是什么？有的是因?yàn)殚_(kāi)發(fā)者缺乏安全開(kāi)發(fā)的動(dòng)機(jī)，有的則是因?yàn)殚_(kāi)發(fā)者缺乏相關(guān)知識(shí)，還有的是因?yàn)槿狈εc安全開(kāi)發(fā)的相關(guān)工具。

軟件開(kāi)發(fā)的信息安全管理實(shí)現(xiàn)思路是通過(guò)在軟件開(kāi)發(fā)生命周期各階段采取必要的、相適應(yīng)的安全措施來(lái)避免絕大多數(shù)的安全漏洞。

二、安全的軟件開(kāi)發(fā)模型

隨著軟件安全開(kāi)發(fā)的日益受到關(guān)注，多種模型被各大軟件公司和軟件專家提出和研究，例如微軟提出可信計(jì)算安全開(kāi)發(fā)生命周期，Gary McGraw博士等提出的BSI系列模型，以及OWASP（Open Web Application Security Project，開(kāi)放式Web應(yīng)用程序安全項(xiàng)目）組織提出的CLASP綜合輕量應(yīng)用安全過(guò)程和SAMM軟件保證成熟度模型等。

其中微軟提出的SDL（Security Development Lifecycle，安全開(kāi)發(fā)生命周期）相對(duì)認(rèn)可度較高，適合大型企業(yè)大型軟件的開(kāi)發(fā)。該模型將軟件生命周期劃分為5+2個(gè)階段，每個(gè)階段有相應(yīng)必需的安全活動(dòng)，如圖1所示。

三、安全軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程

首先，在開(kāi)始軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程之初，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的所有成員都必須接受適當(dāng)?shù)陌踩嘤?xùn)，了解相關(guān)的安全知識(shí)，培訓(xùn)對(duì)象包括開(kāi)發(fā)人員、測(cè)試人員、項(xiàng)目經(jīng)理、產(chǎn)品經(jīng)理等。

（一）軟件安全需求分析

在軟件需求分析階段，不僅要考慮系統(tǒng)的功能需求，還要考慮系統(tǒng)的安全，比如不應(yīng)該做什么。功能需求、安全需求、安全目標(biāo)要達(dá)到平衡，從安全的角度以風(fēng)險(xiǎn)管理為基礎(chǔ)，建立“威脅”的分析計(jì)劃，不僅要從用戶的角度出發(fā)考慮系統(tǒng)的功能，還應(yīng)從攻擊者的角度出發(fā)考慮系統(tǒng)的漏洞。

所以，在軟件需求分析階段，需要加入以下的安全方面的考慮：軟件提供的安全功能、軟件如何安全地與用戶交互、安全方面的考慮對(duì)軟件開(kāi)發(fā)計(jì)劃的影響、軟件的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和威脅模式、 軟件的默認(rèn)功能配置等等。

（二）軟件安全設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)的每一項(xiàng)需求，都應(yīng)該在軟件安全設(shè)計(jì)階段認(rèn)真考慮，根據(jù)安全需求方案確定的安全目標(biāo)，對(duì)初步風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估確定控制措施的具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)而進(jìn)行安全設(shè)計(jì)。

安全概要設(shè)計(jì)階段，包括但不限于：安全體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各功能塊間的處理流程、與其他功能的關(guān)系、安全協(xié)議設(shè)計(jì)、安全接口設(shè)計(jì)等。

安全詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，作為安全功能的程序設(shè)計(jì)階段，應(yīng)當(dāng)直接指導(dǎo)安全功能的編碼工作。包括但不限于：模塊設(shè)計(jì)、內(nèi)部處理流程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入/輸出項(xiàng)、算法、邏輯流程圖等。

軟件安全設(shè)計(jì)的核心原則參考如下：

如攻擊面最小化、基本隱私、權(quán)限最小化、默認(rèn)安全、縱深防御、威脅建模等等。其中威脅建模，微軟使用的是STRIDE威脅建模方法，STRIDE的通用步驟如圖2。

威脅建模建議越早越好，一般在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行，流程是，用程序建模（Diagram）、枚舉威脅（Identify）、緩解威脅（Mitigate）、驗(yàn)證緩解措施（Validate）。

（三）安全編碼原則

代碼安全編譯、代碼安全審核、對(duì)所有輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、驗(yàn)證及過(guò)濾。

（四） 安全測(cè)試

除了軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的單元測(cè)試，集成測(cè)試，系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)收測(cè)試外，還要有系統(tǒng)的安全測(cè)試。安全測(cè)試是進(jìn)行安全性的評(píng)估，而不是摧毀或破壞，一般常用模糊測(cè)試和滲透測(cè)試兩種。

模糊測(cè)試，也稱Fuzz測(cè)試，一種通過(guò)提供非預(yù)期的輸入并監(jiān)視異常結(jié)果來(lái)發(fā)現(xiàn)軟件故障的方法。該測(cè)試強(qiáng)制軟件程序使用惡意或破壞性的數(shù)據(jù)并進(jìn)行觀察結(jié)果的一種測(cè)試方法。不夠強(qiáng)壯的程序會(huì)崩潰，利用大量的測(cè)試用例，查找漏洞或可靠性的Bug，是一種非常有效的漏洞挖掘技術(shù)，已知漏洞大部分都是通過(guò)這種技術(shù)發(fā)現(xiàn)的。

滲透測(cè)試是通過(guò)模擬惡意攻擊者進(jìn)行攻擊，來(lái)評(píng)估系統(tǒng)安全的一種評(píng)估方法。該測(cè)試是從攻擊的角度測(cè)試軟件系統(tǒng)是否安全，使用自動(dòng)化工具或者人工的方法模擬攻擊者的輸入，找出運(yùn)行時(shí)刻目標(biāo)系統(tǒng)所存在的安全漏洞。通過(guò)滲透測(cè)試找出來(lái)的問(wèn)題都是真實(shí)的，也是較為嚴(yán)重的，但滲透測(cè)試一般只能到達(dá)有限的測(cè)試點(diǎn)，覆蓋率較低。

兩者相比較，F(xiàn)uzz測(cè)試通過(guò)半隨機(jī)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，來(lái)找出系統(tǒng)的漏洞，這樣極大的降低安全性測(cè)試的門檻。然而，F(xiàn)uzz測(cè)試也要求測(cè)試人員對(duì)被測(cè)的系統(tǒng)有更一定深度的了解，才能生成更準(zhǔn)確的結(jié)果。與滲透測(cè)試相比，模糊測(cè)試顯然更易于進(jìn)行。而且，借由自動(dòng)化的測(cè)試工具，模糊測(cè)試可以把安全方面的經(jīng)驗(yàn)積累集成到測(cè)試工具中，從而為組織的持續(xù)的安全性測(cè)試提供組織財(cái)富積累。

安全測(cè)試，對(duì)測(cè)試人員還有一定的特殊要求，比如技術(shù)、知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)都很重要，像“壞人”一樣思考安全問(wèn)題，在做安全測(cè)試過(guò)程中，要做好系統(tǒng)備份、恢復(fù)措施和風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避等方面的充分準(zhǔn)備。

最后，軟件系統(tǒng)發(fā)布時(shí)必須要包含安全事件響應(yīng)計(jì)劃。該計(jì)劃即使在發(fā)布時(shí)不包含任何已知漏洞的產(chǎn)品，也要包含可能在日后面臨新出現(xiàn)的威脅。此外，還要關(guān)注的是，若是產(chǎn)品中有外包的部分，即包含第三方單位開(kāi)發(fā)的源代碼，也需要留下第三方的聯(lián)系方式并加入事件響應(yīng)計(jì)劃，以便在發(fā)生問(wèn)題時(shí)能夠找到相應(yīng)的責(zé)任人。

綜上所述，我們?cè)谲浖_(kāi)發(fā)過(guò)程中，要在各傳統(tǒng)階段時(shí)刻不忘信息安全的管理，總結(jié)起來(lái)有如下原則和要點(diǎn)：

第一、做好信息安全的培訓(xùn)，要求整個(gè)團(tuán)隊(duì)樹(shù)立好信息安全的意識(shí)；

第二、進(jìn)行充分溝通，包括與客戶、領(lǐng)導(dǎo)、項(xiàng)目經(jīng)理、團(tuán)隊(duì)中相關(guān)干系人等；

第三、規(guī)范整個(gè)生命周期的流程，確保所有項(xiàng)目都與安全團(tuán)隊(duì)保持良好溝通，避免遺漏；

第四、增加獨(dú)立的安全團(tuán)隊(duì)，并樹(shù)立安全部門的權(quán)威性，各個(gè)項(xiàng)目需由安全部門審核通過(guò)后才可正式發(fā)布；

第五、將安全的技術(shù)方案寫到需求、設(shè)計(jì)等工作文檔中；

第六、記錄所有安全相關(guān)的缺陷，激勵(lì)開(kāi)發(fā)人員編寫更安全的代碼，進(jìn)行信息安全的知識(shí)庫(kù)的積累，形成持續(xù)改進(jìn)的良性循環(huán)。

四、軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的信息安全管理

那么所有軟件的開(kāi)發(fā)是不是都必須完整地遵循軟件“安全開(kāi)發(fā)”過(guò)程呢？答案并不是。

軟件同其他產(chǎn)品不同，具有明顯的特殊性，軟件產(chǎn)品在開(kāi)發(fā)過(guò)程中的信息安全管理也更具復(fù)雜性。

首先，考慮完成該軟件開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程是否達(dá)到了一定要求。我們?cè)趯?shí)踐中不斷總結(jié)，以基于ISO9001標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)吸收CMMI的原則，制定的軟件安全開(kāi)發(fā)程序文件和指導(dǎo)書，擬制記錄這些流程操作的記錄表格模板。軟件安全開(kāi)發(fā)過(guò)程包含合同評(píng)審、采購(gòu)、項(xiàng)目管理、軟件開(kāi)發(fā)、變更控制、設(shè)計(jì)評(píng)審、文檔控制、測(cè)試控制、不合格品控制、現(xiàn)場(chǎng)安裝、售后服務(wù)、技術(shù)支持、培訓(xùn)管理等等，保證軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程體系有效性的管理評(píng)審、內(nèi)審、文件/記錄控制、糾正/預(yù)防措施控制等程序文件，從而為安全開(kāi)發(fā)過(guò)程的各項(xiàng)操作提供科學(xué)合理的指導(dǎo)，以此構(gòu)成完整嚴(yán)密的安全開(kāi)發(fā)過(guò)程保證體系。

總之，軟件的安全開(kāi)發(fā)，應(yīng)具體問(wèn)題具體分析，結(jié)合相應(yīng)的場(chǎng)景，實(shí)際的情況，對(duì)軟件安全開(kāi)發(fā)的過(guò)程進(jìn)行定制裁剪，如可以選擇：代碼審核 + 體系結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，基于風(fēng)險(xiǎn)的安全測(cè)試 + 滲透測(cè)試，安全需求分析 +濫用案例開(kāi)發(fā)，代碼審核 + 滲透測(cè)試，體系結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)分析 + 基于風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)試等等組合方式，有的放矢，綜合平衡考慮各影響因子，按需選用。

五、結(jié)論

隨著軟件安全開(kāi)發(fā)的日益受到關(guān)注，各種安全管理模型也逐漸出現(xiàn)，但各種理論模型如何和企業(yè)的需求有機(jī)結(jié)合，讓真正簡(jiǎn)單的適用的模型在組織中落地，讓組織從中獲益，需要所有相關(guān)人員從理論到實(shí)踐，從實(shí)際工作出發(fā)，共同探討解決方案，盡早形成軟件組織的自主創(chuàng)新的的安全開(kāi)發(fā)模式。