軟件開發(fā)過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——軟件開發(fā)，如何做好軟件開發(fā)過程中的信息安全管理，從而使得開發(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、軟件安全問題的產(chǎn)生

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

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

二、安全的軟件開發(fā)模型

隨著軟件安全開發(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，開放式Web應(yīng)用程序安全項(xiàng)目）組織提出的CLASP綜合的輕量應(yīng)用安全過程和SAMM軟件保證成熟度模型等。

其中微軟提出的SDL（Security Development Lifecycle，安全開發(fā)生命周期）相對認(rèn)可度較高，適合大型企業(yè)，大型軟件的開發(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、安全軟件開發(fā)過程

首先，在開始軟件開發(fā)過程之初，開發(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)對象包括開發(fā)人員、測試人員、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、安全方面的考慮對軟件開發(fā)計(jì)劃的影響、軟件的風(fēng)險(xiǎn)評估和威脅模、 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)，對初步風(fēng)險(xiǎn)評估確定的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、對所有輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、驗(yàn)證及過濾。

（四）安全測試

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

模糊測試，也稱Fuzz測試，一種通過提供非預(yù)期的輸入并監(jiān)視異常結(jié)果來發(fā)現(xiàn)軟件故障的方法。該測試強(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)果的一種測試方法。不夠強(qiáng)壯的程序會(huì)崩潰，利用大量的測試用例，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這種技術(shù)發(fā)現(xiàn)的。

滲透測試是通過模擬惡意攻擊者進(jìn)行攻擊，來評估系統(tǒng)安全的一種評估方法。該測試是從攻擊的角度測試軟件系統(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。通過滲透測試找出來的問題都是真實(shí)的，也是較為嚴(yán)重的，但滲透測試一般只能到達(dá)有限的測試點(diǎn)，覆蓋率較低。

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

安全測試，對測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”一樣思考安全問題，在做安全測試過程中，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)生問題時(shí)能夠找到相應(yīng)的責(zé)任人。

綜上所述，我們在軟件開發(fā)過程中，要在各傳統(tǒng)階段時(shí)，時(shí)刻不忘信息安全的管理，總結(jié)如下原則和要點(diǎn)：

1.做好信息安全的培訓(xùn)，要求整個(gè)團(tuán)隊(duì)樹立好信息安全的意識(shí)；

2.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；

3.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；

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

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

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

四、軟件開發(fā)過程中的信息安全管理

那所有軟件的開發(fā)是不是都必須完整地遵循軟件“安全開發(fā)”過程呢？答案并不是。

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

首先，考慮完成該軟件開發(fā)的整個(gè)過程是否達(dá)到了一定要求。我們在實(shí)踐中不斷總結(jié)，以基于ISO9001標(biāo)淮，同時(shí)吸收CMMI的原則，制定的軟件安全開發(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。軟件安全開發(fā)過程包含合同評審、采購、項(xiàng)目管理、軟件開發(fā)、變更控制、設(shè)計(jì)評審、文檔控制、測試控制、不合格品控制、現(xiàn)場安裝、售后服務(wù)、技術(shù)支持、培訓(xùn)管理等等，保證軟件開發(fā)過程體系有效性的管理評審、內(nèi)審、文件/記錄控制、糾正/預(yù)防措施控制等程序文件，從而為安全開發(fā)過程的各項(xiàng)操作提供科學(xué)合理的指導(dǎo)，以此構(gòu)成完整嚴(yán)密的安全開發(fā)過程保證體系。

總之，軟件的安全開發(fā)，應(yīng)具體問題具體分析，結(jié)合相應(yīng)的場景，實(shí)際的情況，對軟件安全開發(fā)的過程進(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)評估，基于風(fēng)險(xiǎn)的安全測試 + 滲透測試，安全需求分析 + 濫用案例開發(fā)，代碼審核 + 滲透測試，體系結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)分析 + 基于風(fēng)險(xiǎn)的測試等等組合方式，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，讓真正簡單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)新的的安全開發(fā)模式。