データ型とセキュアコーディング

このブログではどのように”データ型”の概念とセキュアコーディングが関連しているのか、Webサーバーアプリを主体に説明します。

セキュアコーディングの基本を理解している必要がありますが、難しくはないです。原則を知っているだけで十分です。セキュアコーディングの10原則は次の通りです。

1番目の原則「入力をバリデーションする」がデータ型と関連します。

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ソフトウェアに入力バリデーションは必要ない 〜 ただし条件付きで

「ソフトウェアには入力バリデーションは必要ない」そんな事がある訳けないだろう?!いつも言っている事と真逆でしょ?!と思うでしょう。

しかし、「入力バリデーションが必要ないソフトウェア(=コード)」は沢山あります、条件付きですが。

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開発者必修の7PKとは?

7PKという用語を聞いた事がある開発者も多いと思います。7PKは業界標準のソフトウェアセキュリティ分類です。まだの方はこれを機会に是非覚えてください。CERT Top 10 Secure Coding Practicesと同じく開発者全員に必修の用語と概念と言えます。何故なら、CERT Top 10 Secure Coding Practicesも7PKも知らないのならISO 27000(ISMS)、NIST SP800-171に対応するアプリケーションは作れないからです。

※ 7PKやCERTセキュアコーディング原則を知らなくても、セキュアなソフトウェアを作ることも可能かも知れません。しかし、それはかなり遠回りになるでしょう。

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MITREがCWEを大幅更新 〜 セキュアコーディング対応を強化 〜

CWEはセキュアなソフトウェア開発を行う開発者にとっては欠かせない情報源です。2019年1月3日にCWE (Common Weakness Enumeration – 共通脆弱性タイプ) 3.2が公開されました。大幅更新と言える内容になっています。

この更新を一言で言うと「セキュアコーディング対応の強化」でしょう。

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IPAの「安全なウェブサイトの作り方」は安全な作り方のガイドではない

IPAは「安全なウェブサイトの作り方」とする資料を長年公開しています。しかし、これが、重大な誤りにより、全く安全ではないWebサイトの作り方なっています。

重大な誤りとは以下です。

コンピューターサイエンス/システムエンジニアリングの観点から考える情報セキュリティはISO 27000で標準としてまとめられています。GDPRなどの法制度やNIST SP800-171の義務化などISO 27000の重要性は高まるばかりです。ISO 27000は2000年から、入力バリデーションだけは具体的な対策を記述し、セキュアコーディング/セキュアプログラミングの導入を要求しています。

ISO 27000の基礎的要求事項を無視したセキュリティ対策で情報漏洩問題などが発生した場合、契約で定めた上限以上の損害賠償を課されるリスクが高くなります。法的な意味からも現在のIPAの「安全なWebサイトの作り方」は危険であると言えます。

※ 開発者が「入力バリデーションはしている」と思っている場合でも、穴だらけで脆弱/非効率で問題あり、である場合がほとんどです。MVCモデルのモデルでバリデーションしている!といった場合、ほぼ100%不十分なバリデーションしかしていません。そんなドイツ人開発者と議論した事もあります。

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CWE-20は知られているか? 〜 開発者必修のNo.1脆弱性のハズが知られていない 〜

CWE-20とは何か?と聞かれて即答できる開発者は多くないと思います。そもそもCWEとは何か?もあまり知られていないかも知れません。

実はCWE-20 不適切な入力バリデーション はソフトウェアセキュリティで最も重要な脆弱性とされています、CWEのみでなく情報セキュリティ標準的に情報セキュリティ関連法的にも。

※ CWE: Common Weakness Enumeration (共通脆弱性タイプ)

CWEは脆弱性識別子のCVEで有名なMITRE(米国でのIPAの様な組織)が管理するソフトウエア脆弱性パターンを列挙したドキュメント/データベースです。日本語名の通り、よくある共通のソフトウェア脆弱性を集めた物がCWEです。

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マイクロサービスアーキテクチャーのSSRF問題とセキュアコーディング

Webシステムアーキテクチャーとしてマイクロサービスを利用しているケースは随分増えていると思います。従来から一般的に見られるWebアプリの作り方をすると、マイクロサービスではSSRF問題が簡単に発生します。

2017年版OWASP TOP 10ではA10 Insufficient Logging and Monitoringを新しく追加しました。一言でいうと、「未検証入力」を残してしまうアプリは脆弱なアプリである、とするのがA10脆弱性です。マイクロサービスで発生するSSRF問題の主な原因は「未検証入力」です。

「未検証入力」は既存の非マイクロサービスアーキテクチャーのWebアプリでも問題でしたが、マイクロサービスアーキテクチャーの登場によって、「未検証入力」がより重大な脅威になってきたことに対応する意味もあります。マイクロサービスアーキテクチャーで未検証入力を渡してしまうと簡単にSSRF問題が発生します。

SSRF – Server Side Request Forgery(サーバーによるリクエスト詐称)

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IPAは基礎的誤りを明示し、正しい原則を開発者に啓蒙すべき – その2

 IPAは”旧セキュアプログラミング講座は更新しない”とWebサイトに記載していましたが、次のブログで「IPAは旧セキュアプログラミングガイドの基礎的誤りを明示し、正しい原則を開発者に啓蒙すべき」と指摘したところ修正されたので第二弾です。

※ 2018年3月に指摘し、少なくとも秋頃には修正されていました。因みに現在セキュアプログラミング講座はCERTのセキュアコーディング習慣(原則)に則った科学的/エンジニアリング的に妥当な解説になっています。

 第一弾では「入力処理セキュリティ対策の解説が出力処理のセキュリティ対策の解説になっており、出鱈目である」と指摘しました。修正後のページは改善はされていますが、まだ入力処理と出力処理のセキュリティ対策とを一緒に説明している点はダメなままです。  入力対策と出力対策は実施する場所が異ります。分けて説明すべきでしょう。CERT Top 10 Secure Coding PracticesもCWE/SANS Top 25 Monster MitigationもOWASP Secure Coding Quick Reference Guideも分けています。全て1番目が入力対策でが、IPAの旧セキュアプログラミング講座では入力対策の重要性が理解らないでしょう。

入力対策”の解説としていた項目が”出力対策”の解説になっていたモノを無理矢理”入力・注入対策”にした、といった事情もあると思います。

しかし、なぜCERTがセキュアコーディング原則の第一番目としている入力対策が独立した項目ではないのでしょうか?OWASP TOP 10:2017を策定する際に「ほぼ全てのWebアプリが十分な入力対策を行っていない」と指摘されています。この現状に異論はないと思います。入力対策の不備がWebアプリにとって大きなリスクとなっています。これは今に始まったことではなく、昔からですが。入力対策解説の不備は第三弾としてブログを書くかも知れません。

今回はSQLインジェクション対策の問題点を指摘します。

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コードで学ぶセキュアコーディング – ファイルパスを安全に出力可能か?

セキュアなアーキテクチャーのソフトウェアの場合、

全ての入力データはバリデーション済み(またはバリデーション済みと信頼可能)であるため出力時にバリデーションを行うことに抵抗を感じる(≒ 省略したくなる)方も多いと思います。「同じ、ほぼ同じような処理を繰り返したくない」と感じるのは普通の開発者の感覚でしょう。

そこで「ファイルパスを安全に出力する方法」を考えてみます。

※ ここではUNIX系OSのファイルシステムを前提とします。安全なファイルパス出力からセキュアコーディングの考え方を紹介しています。

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コードで学ぶセキュアコーディング 〜 SQLインジェクション編

セキュアコーディング原則において、インジェクション対策の為に重要な原則は

  • 原則1: 全ての入力をバリデーションする
  • 原則7: 全ての出力を無害化する

の2つです。これらに、一般的なプログラミング原則であるフェイルファースト原則とフェイルセーフ原則、ゼロトラストを適用するとセキュアコーディングになります。

簡単なSQLインジェクション対策コードを使ってセキュアコーディングの概念を紹介します。

セキュアコーディング/セキュアプログラミングの原則と技術は国際情報セキュリティ標準(ISO 27000)でも要求される技術です。しかし、根本から誤ったセキュリティ対策の概念が長年啓蒙されています。GDPR対策にもISO 27000は重要です。日本に於てもISO 27000が要求する基礎的対策ができていない場合、法的リスクが非常に高いと言わざるを得ません。

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遅すぎるサニタイズではダメな例

PostgreSQL 11がリリースされました。このリリースでto_number()、to_char()、to_date()、to_timestamp()関数の仕様が変更されました。これらは名前の通り入力を変換する関数です。その際に

  • サニタイズ – ダメな形式のデータを使える/安全なデータ形式に変換する

を行います。保存されるデータ形式は、保存可能な形に変換されます。しかし、これは十分ではないです。遅すぎるサニタイズがダメな例として紹介します。

※ エスケープやプリペアードクエリもサニタイズ(無害化)の一種です。

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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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究極のセキュリティ要求事項とは?

前のブログでリスク分析について書きました。リスク分析方法を書く前にセキュリティ要求について書きます。ISO 27000では6つのセキュリティ要素が情報セキュリティに必要であるとしています。

  • Confidentiality – 機密性
  • Integrity – 完全性
  • Availability – 可用性
  • Reliability – 信頼性
  • Authenticity – 真正性
  • Non-repudiation – 否認防止 (Accountability – 責任追跡性)

これらが基礎的な情報セキュリティの要求事項になります。以上です。

※ 2014年の改訂でセキュリティのCIAに信頼性、真正性、否認防止を加えたモノが情報セキュリティに必要な要素と定義されています。ISO 13335(古い情報セキュリティ標準)で定義していた要素に戻った形になりました。

これで終わってしまうと何の事なのか?究極の要求事項とは何なのか?となると思います。もう少し説明します。究極の要求事項を知って適用するだけ、でも大きな違いが生まれると思います。

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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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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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