リスク分析とリスク対応をしよう

情報セキュリティ対策 ≒ リスクの分析、対応と管理、としても構わないくらい情報セキュリティ対策にとってリスク分析は重要です。体系的にまとめられたセキュリティ対策ガイドラインなら、どれを見ても記載されています。

情報システムは「モノ」(物と人)、「ネットワーク」、「ソフトウェア」で出来ています。それぞれリスクを分析、対応、管理する必要があります。

当然、ソフトウェアのリスク分析も重要です。しかし、多くの場合は「脆弱性対策」という形でリスク分析をせずにいきなり対応する、といったショートカットが開発現場で日常的に行われています。目の前にある問題に直ぐ対応しなければならない!といった場合も多いので仕方ない側面もあります。

しかし、問題は開発工程の早い段階で対応すればするほど、少ないコストで対応できます。システム開発に関わる人なら誰でも認識している事です。できる限り早い段階で早く問題に対応する、は情報システム開発の要求仕様のみでなく、セキュリティ要求仕様にも当てはまります。

※ このブログの説明はWebシステムを前提にしています。STRIDE、DREAD、リスクマトリックスなどのリスク分析手法はISO 31000等を参照してください。このブログでは単純なアタックツリー形のリスク分析を紹介しています。

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無視されているリスク分析

炎上プロジェクトの主な原因の1つに、システム要求定義が不明確であること、があります。何を作ったらよいのか、よく分らない状態で作って上手く行くのを願うのは、サイコロを振るのと変りありません。

これと同じことが情報セキュリティ対策でも起きています。

致命的な脆弱性が残っているシステムの主たる原因の1つに、セキュリティ要求定義が不明確、ならまだよいのですがセキュリティ要求定義なし、であることが少なくない数あります。IoTやスマートカーのセキュリティを見れば明らかです。セキュリティ要求定義が不明確か無い状態で作った、としか思えない事例が数えきれません。

漏れのないセキュリティ要求定義には漏れのないリスク分析が必要です。

  • ◯◯対策として△△を実施する

といったセキュリティ仕様をセキュリティ要求だと勘違いしているケースも数えきれません。

システム要求定義がないプロジェクトが簡単に炎上するように、セキュリティ要求定義がないシステムも簡単に無視することが不可能な脆弱性だらけのシステムになります。

特にソフトウェアの分野では「リスク分析」が不十分過ぎる、さらには全く無い、システムで溢れています。これでは十分な安全性を効率良く達成することは不可能です。

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Railsのリモートコード実行脆弱性、今昔

去年、今年とStruts2、Drupalのリモートコード実行脆弱性が問題になりました。記憶に新しい方も多いと思います。Railsにもリモートコード実行脆弱性が複数レポートされており、Railsユーザーであればよくご存知だと思います。

ざっと思い付く昔の脆弱性から最近の脆弱性まで簡単にまとめてみます。

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PHP用のCookieセッションセーブハンドラー

JWTが凄い使われ方をしているようなので、可能な限りマシなCookieベースのセッションセーブハンドラーを書きました。メリットは

  • サーバー側のリソース(DBやファイルなど)を使わないので簡単にスケールする

ことにあります。

しかし、Cookieの保存は大きく分けて3つの問題があります。

  1. ネットワークが不安定だとデータが失われる場合がある(ネットワーク接続の問題)
  2. ロックがないのでデータが失われる場合がある(サーバー側の問題)
  3. 更新のタイミングによりデータが失われる場合がある(クライアント側の問題)

※ この問題はこのCookieを利用したセーブハンドラの問題ではなく、クッキー等のクライアント側にセッションデータを持たせるセッション管理の仕組み全般に存在します。

このハンドラーはデータ改ざんを検出するようになっており、Cookieの問題により改ざん攻撃と誤検出する可能性があります。

1、2は一般に広く認知されている問題でしょう。この場合はほぼ攻撃と誤検出されないと思われます。攻撃ではないのに攻撃と誤検出するのはほぼ3のケースだと考えられます。壊れ方によっては3ケースでも攻撃とは検出せず、仕様として単純にクッキーをリセットする場合もあります。タイミングによるデータ損失が100%攻撃と誤検出されるのではありません。

調べたのはしばらく前になりますが、タイミングによって失われるケースも完全に無視してよい程度ではありませんでした。これはブラウザのクッキー保存の実装コードの問題と考えられます。初期のバージョンはこの問題に対する緩和対策をしたコードにしていました。今は対タンパー性を上げる為にほぼ完全にバリデーションするコードになっています。(詳しくはコメント欄を参照)

どちらも一長一短で何とも言えないです。更新タイミングによるデータ損失が、どのブラウザで起きるのか、どのような使い方をすると起きるのか、どの程度あるのか、分らないので攻撃と誤検出するケースがある場合には教えていただけると助かります。※

※ 現コードはHMACで使用するクッキーをバリデーションしているので、更新タイミングによるデータ損失があると攻撃と誤検出します。きっちり正しく動作するコード ≠ きっちり厳格にバリデーションするコード、となる数少ないタイプのコードになります。ブラウザがRDBMSのトランザクションのように保存すれば済む話ですが。

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ITセキュリティ対策の構造化

ITセキュリティ対策の概念で最も足りていないモノは「構造化」ではないでしょうか?

システム開発者は常に「システムの構造化」を考えています。構造化プログラミング、オブジェクト指向設計、DoA、DDDなど「システムの構造化」には様々な構造が考えられています。

何故か「セキュリティの構造化」を十分考えていないのが現状です。その結果、「”基本構造が無い”場当たり的セキュリティ対策」に終始しています。

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入力データのバリデーションを簡単に 〜 Validate for PHP 0.7.0

基本的にWebアプリへの入力データは全てバリデーションする必要があります。具体的には以下のような構造でバリデーションが必要です。

Webアプリへの入力データの種類は大抵の場合、数百程度です。Validate for PHPはこれらの入力仕様を定義すれば、アプリケーション内で繰り返し同じ入力仕様をバリデーションできるように作られています。

Validate for PHPのスクリプト版をPre Alphaとしてリリースします。このブログのGitHubリポジトリのリンクは0.7.0ブランチに向いています。開発版はmasterブランチを参照してください。

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それは”ただのバグ”なのか?それとも?

ソフトウェアにバグがあった場合、そのバグは”ただのバグ”で”単純に意図しない余計な動作をする箇所を直す”、で万事OK!でしょうか?

ここでは”ただのバグ”とは”問題が起きた時に問題が起きた箇所を直せばOK”なバグとして話を進めます。

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なぜWebセキュリティはここまでダメなのか?

インターネット上に16億件の企業ユーザーのメールアドレスとパスワードが公開されている、とニュースになっています。ほとんどの漏洩元はこれらの企業ではなく、他の一般公開されているWebサービスなどのアカウント情報漏洩※だと考えられています。

この事例から、非常に多くのWebサービスが情報漏洩を伴うセキュリティ問題を抱えているにも関わらず、気がつくことさえも出来ていないという現状があると考えるべきでしょう。(もしくは気付いていても公開していない)

侵入されたことを検知/対応する技術の導入も重要ですが、ここではなぜWebセキュリティはここまでダメになっているのか?を考えます。

※ 情報漏洩にはベネッセのケースのように内部の人による持ち出しも含まれていますが、外部の攻撃者が盗んだ情報も少なくないと考えるべきでしょう。

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データフロー分析とセキュリティ

データフロー分析とはコールフローグラフ(CFG)を使ってプログラムを分析する手法です。ソフトウェアのセキュリティ対策にもデータフロー分析は広く利用されています。例えば、静的ソースコード検査ツールは静的(=プログラムを動作させず)にプログラム実行時のデータフローを分析し、問題を発見する手法です。

コールフローグラフ

データフロー分析の基礎知識はハーバード大学コンピューターサイエンス学科の講義資料(PDF)が参考になります。こちらを参考にしてください。英語の資料ですが容易な内容です。

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ゼロトラストとフェイルファースト

今のプログラムに足りないモノでセキュリティ向上に最も役立つ考え方のトップ2つ挙げなさない、と言われたらどの概念/原則を挙げるでしょうか?

私なら

  • ゼロトラスト
  • フェイルファースト

を挙げます。

極論すると、この2つ知って実践するだけでセキュアなソフトウェアを作れるようになるからです。この2つだけでは十分ではないですが、これを知って、実践しているだけでも開発者は今のコードより段違いにセキュアなコードが自分で書けるようになります。

もう一つ追加するなら

  • 多層防御(縦深防御)

を加えます。これはゼロトラストとフェイルファーストから導き出せる概念です。ゼロトラストとフェイルファーストで検証を行うと自然と多層防御になります。多層防御はセキュリティ対策の基本ですが、特にソフトウェアでは実践されている、とは言えない状況です。

これら3つはとても有用な概念で単純明解な概念ですが、知られていなかったり、誤解されていたりすることが多い概念/原則と言えるかも知れません。

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PHPのPharを使ったコード実行

phar(PHPプログラムを1つのアーカイブファイルにまとめて利用するファイル形式)のメタデータにserializeが使われている点は議論になったことがあるように思います。そもそも危険なpharファイルだったら意味なし、という結論だったはずです。結構前の事なので詳しくは記憶していません。

pharモジュールはデフォルトで有効化されており、影響範囲は大きく危険度は高いです。

BlackHat 2018でpharアーカイブを利用した攻撃方法が紹介されています。簡単に紹介します。詳しい内容は発表者のPDFを参照ください。WordPress, Type3, TCPDFへの攻撃方法が記載されています。

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セキュアコーディングの構造/原理/原則

セキュアコーディング/セキュアプログラミングはコンピューター動作の基礎的原理から構築されています。初めてプログラムが書かれた時から現在に至るまで、全てのプログラムは同じ基本構造を持っています。

基本原理/基本構造に合わないセキュリティ対策/構造では満足できるセキュリティ状態の達成は不可能です。残念ながら大半のWebアプリが原理に反する脆弱な構造を持っています。

IPAが出鱈目なセキュアプログラミングを啓蒙していた責任は大きいと言わざるを得ないでしょう。昨年、修正しましたが誤りを訂正すべく十分な啓蒙を行っているとは言えないように見えます。

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攻撃可能面の管理 – セキュリティの基本

Attack Surface (攻撃可能面=攻撃可能な箇所)の管理はセキュリティ対策の基本中の基本です。あまりに基本すぎてあまり語られていないように思います。

攻撃可能面を管理するには先ず攻撃可能な箇所がどこにあるのか分析(=リスク分析)します。その上でできる限り攻撃可能な箇所を削減(=リスク削減)します。攻撃可能面の分析と管理とはリスク分析と管理です。セキュリティ対策そのものと言える、基本的な管理です。

Attack Surface (攻撃可能面)

The attack surface of a software environment is the sum of the different points (the “attack vectors“) where an unauthorized user (the “attacker”) can try to enter data to or extract data from an environment.[1][2] Keeping the attack surface as small as possible is a basic security measure.

出典:Wikipedia

日本語訳すると以下のようになります。

ソフトウェア環境における攻撃可能面は不正なユーザー(攻撃者)がデータを攻撃対象に入力または取り出し可能な様々箇所(アタックベクター)の集合である。攻撃可能面を可能な限り小さくするのは基本的なセキュリティ対策である

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開発者の自由を許容するセキュリティ、自由を束縛するセキュリティ

アプリケーション開発におけるセキュリティ対策は大きく別けて、自由を制限するセキュリティ対策と自由を許容するセキュリティ対策の2種類に分けられると思います。

「セキュリティ対策の為に自由を制限する対策”だけ”でなければならない」とする意見を時々見かけます。しかし、これでは必要な仕様を満すソフトウェアが作れなかったり、不必要なコストが要るソフトウェアになったりします。

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データのコンテクスト – セキュリティの基礎

コンテクストを知る、はデータを安全に扱う為に必須の基礎知識です。

よくある致命的な脆弱性を作る考え方は

  • コンテクストなんてどうでもよい。このAPIを使えば良い。

です。セキュリティ対策ではコンテクストが何であるのか?を正しく理解することが重要です。ここではコンテクストについて紹介します。

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プログラミングを覚えたら先ず知るべきコーディングプラクティス

プログラミングを覚えたら先ず知るべきコーディングガイドラインを紹介します。このブログではこれらのガイドラインを時々紹介していましたが、まとめて紹介するのは初めてだと思います。これから紹介するガイドラインはセキュアプログラミング/防御的プログラミング/セキュアコーディングと呼ばれる考え方に基づいたガイドラインです。

ここで紹介する考え方や基本はコンピューターサイエンティストらによって原理/論理から導き出された概念/考え方です。

論理的に出鱈目なセキュリティの考え方が当たり前かのように啓蒙され、脆弱なアプリケーションの作成を助長しています。最後にアンチプラクティスの例として紹介します。

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