”雑”なソフトウェアセキュリティ対策とは?

先日、ソフトウェアセキュリティ対策が”雑”である、という話題になり「どのようなソフトウェアセキュリティ対策が”雑”なのか?」を説明しておかないとならないと感じました。

[名]いろいろなものが入りまじっていること。区別しにくい事柄を集めたもの。「雑の部」「雑収入」
[形動]大まかで、いいかげんなさま。ていねいでないさま。粗雑。粗末。「雑な仕事」「雑に扱う」

プログラムが正しく(=脆弱性がなく)動作するには

  • 正しいコード
  • 正しいデータ

の両方が”必ず”必要です。このため、丁寧なソフトウェアセキュリティ対策には「コード」と「データ」の両方を丁寧に扱う必要があります。

今あるWebアプリの多くは「データ」の取り扱いが”雑”です。 “”雑”なソフトウェアセキュリティ対策とは?” の続きを読む

インジェクション攻撃は3種類ある

インジェクション攻撃、とは言ってもそのインジェクション対象によって影響が異なります。インジェクション攻撃の対象によって2種類、コードとデータ、に分類できます。Webシステムの場合、リクエストのインジェクションを別のインジェクション攻撃と考えた方が解りやすいので、大まかに分類して3種類に分類できます。

インジェクション脆弱性は絶対に避けなければならない脆弱性である、と認識されていると思います。しかし、3種類あるインジェクション攻撃のうちデータのインジェクションに対するリスク認識が極端に甘いように感じています。

※1 Webシステムを前提としていますが、大抵のシステムは「コード」と「データ」のインジェクションを考慮すれば十分である場合が多いです。

※2 そもそもコードを実行する機能そのものに”コード”を実行させるのは”正当な機能”です。eval( $_GET[‘code’] ) など、これらの機能の基礎的使い方間違いは考慮しません。ここでは本来コードではないデータを介するコードインジェクション、例えば eval( ’var = ‘. $myvar. ‘;’) など、及び、データその物で攻撃するデータインジェクションを取り上げています。

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RDBMSから学ぶデータセキュリティ

RDBMSはデータセキュリティを学ぶには良い題材です。RDBMSはできる限り正しいデータを保存する仕組みがあるからです。RDBMSからどのようにデータのセキュリティを保証するのか紹介します。

プログラムが正しく動作する為には

  • 正しいコードであること
  • 正しい(妥当な)データであること

が絶対条件です。どちらが欠けてもプログラムは正しく動作しません。

SQLiteは手軽で良いのですが、組み込み型であるためデータセキュリティを学ぶには機能的に問題があります。SQLiteにはデータ型を保証する機能もデータの内容を検証する機能もありません。1

利用するRDBMSはPostgreSQLを用い、データセキュリティに関連性の強い機能のみを対象とします。

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今のソフトウェアセキュリティが不十分である原因とは?

ソフトウェアのセキュリティを向上させよう!と日々奮闘している方も多いと思います。しかし現在、ソフトウェアセキュリティは十分、と言える情報からは程遠い状態です。

なにが足りないのか?なぜ不十分になるのか?基本的な部分の見落としに原因があります。

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脆弱性を呼ばれた側の責任にする、は通用しない

脆弱性を呼ばれた側の責任にする、は常に通用する考え方ではありません。

  • ライブラリに脆弱性があるなら、ライブラリの脆弱性を直す(呼ばれた側の責任にする)
  • 外部アプリケーションに脆弱性があるなら、外部アプリケーションの脆弱性を直す(呼ばれた側の責任する)

は一見正しく見えます。しかし、通用しません。

理由は簡単で、セキュリティ上困った動作をするライブラリやプログラムであっても、それが仕様で脆弱性ではないことがあります。

そもそもライブラリやユーティリティプログラムは幅広い用途に利用できるよう、用途を限定しないよう汎用的に作ってある場合が多いです。こういった仕様の場合、脆弱性を呼ばれた側の責任にする、ではセキュリティ問題を作ってしまいます。

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今さら聞けない「コード」と「データ」の話

ビルドを繰り返して時間があったので、ついついとても長いデータの話を書いてしまいました。今さら聞けない「コード」と「データ」の話として、もっと単純化してみます。

当然の話なのですが、現実には当たり前ではなかったりします。

「データ」のセキュリティを考慮しないセキュリティ対策はあり得ないのですが、多くのプログラムは「コード」のセキュリティに偏重した構造と対策になっています。

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命令と引数を分離すれば安全、と考えてしまう”とんでもない誤解”はどこから生まれるのか?

SQL文やコマンド実行には命令と引数を分離するAPIがあります。便利なAPIなのですが、安全性について根本的な勘違いが多いです。

  • プリペアードクエリ系のAPIさえ使っていれば安全
  • execv系のAPIさえ使っていれば安全

これらは大きな勘違いです。

SQLインジェクションもコマンドインジェクションも1つでも間違いがあると大問題となる脆弱性ですが、大きな勘違いはかなり広く浸透しています。どこからこんな”とんでもない誤解”が生まれて、広まるのでしょうか?

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コード”だけ”に着目すると脆弱性が量産される

コード”だけ”に着目すると脆弱性が量産されます。それはコードだけでは片手落ちであることが理由です。

  • コンピュータープログラムは「コード」と「データ」によって動作する

データにも着目するとソフトウェアセキュリティは向上します。

例えば、JSONPが危険な理由は「本来データであるJSONをプログラムとして実行している」ことにあります。X-Content-Type-Options: nosniff を指定するのは「本来データであるJSONをJavaScriptとして実行させない」ようにすることを目的です。

X-Content-Type-Options: nosniff の導入は「データ」に着目したセキュリティ対策と言えます。「データ」として完全に分離し、「コード」として実行できないようにします。

JSONPは危険なので禁止

開発者の多くはソフトウェアセキュリティを考える際、「どのようなコードで攻撃を防止するのか?」を考えていると思います。これだけでは何時まで経っても信頼性が高い(=セキュアなソフトウェア)物は”原理的”に作れないです。

※ 「コードだけに着目するセキュリティ対策」とは「攻撃が発生する箇所(コード)だけに着目するセキュリティ対策」を指しています。

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コマンド実行時、コマンドと引数を分離すれば完璧?

プログラムを作っているとOSコマンドを実行したくなる時があります。OSコマンドの実行に問題があり、不正なコマンドをインジェクションされると大変な事になります。

どのようなセキュリティガイドラインでも「OSコマンドの実行に注意する」と大抵書かれています。

多くの場合、「コマンド実行時、コマンドと引数を分離すれば安全に実行できるAPIを利用すれば安全に実行できる」としています。

この記述は間違ってはいないです。しかし、正しくは

  • コマンド実行時、コマンドと引数を分離すれば”比較的”安全に実行できる”場合が多い

です。

コマンドと引数を分離するAPI利用だけでは完璧とは言えないセキュリティ対策です。

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JSONPは危険なので禁止

CORS問題でAJAXリクエストが失敗する場合の対策として、CORSを設定を紹介しているところまでは良いのですが、他のオプションとしてJSONPを挙げているページを見つけました。記事作成が2018年4月になっていたのでつい最近のことです。あまり知られていないようです。

誤解の無いよう正確に書いておきます。誰かに見られて困るデータが含まれる場合、JSONPは禁止です。

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PHPの危い関数リスト

一応、PHPの危い関数リスト、は存在します。例えば、以下のような物があります。

後者は主にホスティング環境(?)でリスクがある関数の一覧を作るプログラムのようです。

ファイルを操作する関数、コマンドやスクリプトを実行する関数などのリスクは自明だと思います。少し趣向を変え、間違えて使うと危い関数の一覧を独断と偏見で作ってみました。

【重要】こういった「危険な物」を定義するのはブラックリストです。ブラックリストは仕組的に危険です。ブラックリストに頼るのは脆弱性を作るような物です。ブラックリスト”だけ”で安心しないでください。最後にどうすれば良いのか?を書きます。

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構造化設計とセキュアコーディング設計の世界観は二者択一なのか?

プログラミングの「世界観」

で構造化プログラミング/オブジェクト指向プログラミングの世界観(パラダイム)では、抽象化を行い問題を関数やオブジェクトの中に閉じ込める。つまり、プログラムの内部奥深くに”問題”を閉じ込めようとする。

セキュアコーディングの世界観では、”正しくないデータはどう処理しても正しく処理不可能である”プログラム原理と”失敗する物はできる限り早く失敗させる”Fail Fast原則に従い、できる限り問題となる”データ”を早い段階で廃除する、つまり問題を中に入れずに入り口で対策する、と紹介しました。1

一見すると相反するように見えますが、これら2つの世界観を持つ概念は二者択一ではありません。

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JavaScriptでインジェクションリスクがある関数/機能など

Webブラウザに対するJavaScriptコードのインジェクションは

  • サーバー側のコードが原因(サーバー側のPHP、Ruby、Python、JavaScriptが原因)
  • クライアント側のコードが原因(クライアント側のJavaScriptが原因)
  • サーバーとクライアント(上記の両方)

で起きる可能性があります。ここでは主にクライアント側が関係するケースで注意しなければならない箇所を紹介します。

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プログラミングの「世界観」

rustcを通らないコードは間違っているに以下のような記述があります。

「そのコードがRust wayではない」という点で「間違っている」。microなスタイルからmacroな設計まで、ありとあらゆる点でRust的なコードであることを暗黙的ではあるが極めて強く要求する。それがRustというプログラミング言語だ。

Rustはコンパイル時点で可能な限りの正しく実行できないコードが生成されないような言語になっていることは比較的良く知られていると思います。このブログはこの違いを「世界観」が異なるという視点でまとめています。

Rustの場合、マルチスレッドプログラミングでデータ競合が起きないような書き方をしなければならない制約があり、従来のプログラミング言語とは異なる考え方(=世界観)が要求されている。自分のコードは正しくても「Rustの世界観では間違っている」としています。

「世界観」の違いで言語やプログラミング方式を捉える考え方は面白いと思います。

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覚えるパスワードの作り方

覚えなくて構わないパスワード(ブラウザなどのパスワードマネージャーに記憶されるランダムパスワード)の作り方は、

覚えないパスワードは生成する物 〜 余計な文字数制限などは有害 〜

で紹介しました。ランダムパスワードを自分で作るのが面倒な方はこのページのランダム文字列から90文字くらいをコピー&ペーストして使ってください。

今度は覚えるパスワードの作り方です。

備考:あるニュース記事で”ブラウザのパスワード機能は使わない”とする記事がありました。その理由は、離席した場合などにパスワードが表示できる物もあるから、でした。しかし、PCをログインしたままロックもせずに離席すると、ログイン済みならアクセス仕放題、サードパーティー製のパスワードマネージャーを使っていても利用するサービスにはログイン仕放題、です。デバイスの物理セキュリティは何をしていてもある程度は使い方で保証しなければセキュリティは維持できません。

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”形式的検証”と”組み合わせ爆発”から学ぶ入力バリデーション

形式的検証とは

形式的検証(けいしきてきけんしょう)とは、ハードウェアおよびソフトウェアのシステムにおいて形式手法数学を利用し、何らかの形式仕様記述やプロパティに照らしてシステムが正しいことを証明したり、逆に正しくないことを証明することである

英語ではFormal Verificationとされ

formal verification is the act of proving or disproving the correctness of intended algorithms underlying a system with respect to a certain formal specification or property, using formal methods of mathematics.

と説明されています。形式手法として紹介されることも多いです。

参考: 形式検証入門 (PDF)

形式的検証は、記述として検証する方法から数学的にプログラムが正しく実行されることを検証する仕組みまで含みます。数学的な形式的検証では、可能な限り、全ての状態を検証できるようにしてプログラムが正しく実行できることの証明を試みます。

参考:ソフトウエアは硬い (日経XTECHの記事)

契約プログラミング(契約による設計 – Design by Contract, DbC)も形式的検証の1つの方法です。

形式検証の仕組みを知ると、厳格な入力バリデーションが無いと”組み合わせ爆発”により、誤作動(≒ セキュリティ問題)の確率も爆発的に増えることが解ります。

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X-Content-Type-Options: nosniff はIE以外にも必要

往年のWeb開発者であれば X-Content-Type-Options: nosniff はIE専用のオプションHTTPヘッダーだと理解している方が多いと思います。

この理解は正しかったのですが、現在は正しくありません。nosniffはChromeやFirefoxの動作にも影響与えます。このため、IEをサポートしないサイトであっても X-Content-Type-Options: nosniff は必要なHTTPヘッダーです。

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覚えないパスワードは生成する物 〜 余計な文字数制限などは有害 〜

Webサイトにはパスワードの登録に余計な制限をかけているサイトが少なからずあります。特に最悪なのはたった20文字程度のパスワードしか許可しないサイトです。

Webサイトのパスワードは基本的には覚える必要がありません。安全性を第一に考えると十分過ぎるくらいの長さのランダムパスワードを設定する/設定できるようにすると良いです。

参考:覚える場合のパスワードの作り方

TL;DR;

パスワード用のランダム文字列が必要でアクセスした方は以下のURLを参照してください。生成されたランダム文字列の一部、90文字くらい、をパスワードとして使うと安全です。

パスワード用のランダム文字列生成スクリプト

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SQLクエリと識別子エスケープの話

Facebookでこんなやり取りをしました。元々公開設定で投稿した物で、議論させて頂いた浅川さんにも「ブログOK」と許可も頂いたので、そのやり取りの部分だけを紹介します。

テーマは「SQLクエリと識別子エスケープ」です。

とあるブログの結論として

“「安全な静的SQLの発行方法」を開発者に啓蒙すればいいだけだ。つまり

  • プリペアドクエリでSQL発行は行うこと
    この場合変数のバインドは必ずプレースホルダを用いること。

SQL文の文字列操作は禁止であり、これほどシンプルなことも無いだろう”

と書かれていました。しかし、私はこの意見に対して

実践的なSQLクエリを書いたことが全くない開発者なのでしょう??
ソートカラム、抽出カラムを指定するSQLクエリでは「識別子(カラム名)が変数」になります。
初歩的なSQLクエリですが”自分が書いたことないから”といって一般的ではないと勘違いしています。行のソート順、抽出カラムを指定するSQLクエリは業務アプリでは”一般的”です。当たり前ですが。

こうやってベストプラクティスもどきのアンチプラクティスが使われて、喜ぶのはサイバー犯罪者とセキュリティ業者だけですよ。

とコメントしました。SQLのテーブルやジョイン結果を「表」として表示した際に、任意のカラムのソート順を指定するUIは、自分で作ったことが無かったとしても、ごく一般的だと分かると思うのですが・・・

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