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
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。
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（機能）」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（機能）」のセキュリティに偏重した構造と対策になっています。
安全なプログラムの作成には「コード（機能）」と「データ」のセキュリティを分けて考える必要があります。
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。
言い換えると
プログラムの目的は「特定の機能」をコードによって実装することが目的ですが、動作する為には「データ」が欠かせません。
「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。今実装されているソフトウェアセキュリティ対策は「コード（機能）」に偏重しているために脆弱になっています。
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。
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。
I had discussion on PHP dev mailing list. It appeared that not few developers misunderstand “What is Input Validations“. Therefore, I summarize computer programming fundamentals and basics to help understanding validations.
Without fundamentals and basics understanding, discussion is meaningless. “Input Validation” is one of the most important countermeasure for cyber attacks. The idea is strongly supported by notable computer scientists (e.g. CMU’s CERT) and security specialists, yet it is misunderstood by majority of developers. Therefore, almost all web applications are missed to have proper “Input Validation” currently.
I came across this discussion too often, so I summarize why, “Input Validation”, “Input Data Validation” or “Application Input Data Validation” especially, is fundamental and mandatory requirement for applications.
“Application Input Data Validation” and “Business Logic Validation” are 2 different validations by fundamentals and principles. Except few exceptions, ALL web application input data can be validated by “Application Input Data Validation” without user interactions. This achieves more secure state and cleaner/manageable code structure. Thus, applications should implement “Application Input Data Validation” always.
Note: “Application Input Data Validation” is NOT a replacement of “Business Logic Validation”.
入力バリデーションCモジュール、Validate PHPモジュールのスクリプト版を紹介します。既存のバリデーション用ライブラリとは一味違います。
入力バリデーションで文字列の妥当性を検証（保証）しないと、不正文字問題の解決はできません。
よく「文字エンコーディングバリデーションは入力バリデーションしなければならない」と紹介はするのですが、その理由を詳しく解説していませんでした。これは文字エンコーディング攻撃の仕組みを理解してれば分かる事なのでしていませんでした。
しかし、文字エンコーディング攻撃の仕組みを理解していても必要なし、とする意見があるので理解り易く説明します。（理解りづらかったら教えてください）UTF-8のみですが、他の文字エンコーディングでも基本は同じです。
このブログは、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、の「追加の情報」として書いた物を別エントリとしてまとめた物です。
の3つが１つのセットとして成り立ちます。これ以外はセキュアコーディングではありません。
入力、ロジック、出力、これら全てにバリデーションが必要です。
セキュリティの原理、原則、ベストプラクティスに自分でコメントを追加しました。以前、論理的にセキュリティ対策を検証する方法や論理的なセキュリティ対策の評価方法は書いたのですが、論理的にセキュリティを構築する方法は書いていないことを思い出しました。追加したコメントと欠陥だらけのソフトウェアセキュリティ構造を紹介したブログをベースにセキュリティを論理的に構築する方法を紹介します。
このエントリの解説はCERT、つまり米カーネギーメロン大学、の資料をベースにしています。
ソフトウェアの不具合／脆弱性を無くすためには、出力先に対して無害であることを保障する出力対策が重要です。どんな出力でも3つの方法で無害化できます。
このブログでは基本として、セキュアコーディングの概念に基き説明しています。先ずはよくある入力対策と出力対策の区別がついていない誤りから紹介します。
バリデーション、と一言で言っても一種類／一箇所だけではありません。バリデーションには3種類のバリデーションがあります。
バリデーションは重要であるにも関わらず誤解が多い機能の筆頭だと思います。日本に限らず世界中でよくある議論に
があります。どこかで見た事があるような議論ですが、世界的にこのような考えの開発者が多いことは、この入力バリデーション用のPHP拡張モジュールを書いた時の議論で分かりました。1PHP開発者MLで議論したのですが、紹介したような議論をした方が少なからず居ました。少し続くとすかさず「そもそもActiveRecordパターンでないモデルも多数あるし、ActiveRecordパターンのモデルだけのバリデーションだと遅すぎ、その間に実行させる機能が悪用されるケースは山程あって、しかもそれが奥深いライブラリのどこで起きるか分らんだろ」的なツッコミがあるところは日本での議論とは異なった点です。
実際、多くのWebアプリケーションフレームワークは入力バリデーション機能をデフォルトでは持たず、アプリケーションレベルでの入力バリデーションを必須化していません。開発者が上記のような考えになっても当然と言えるかも知れません。しかし、必要な物は必要です。何故？と思った方はぜひ読み進めてください。
流石にこの時の議論ではありませんでしたが、以下の様な議論も見かけます（ました）
全てセキュアなソフトウェア構造を作るには問題がある考え方です。最後の「入力バリデーションはソフトウェアの仕様でセキュリティ対策ではない！」とする考え方の問題点は”セキュリティ対策の定義” 2セキュリティ対策＝リスク管理、にはリスクを増加させる施策も含め、定期的にレビューしなければならないです。（ISO 27000／ISMSの要求事項）リスクを増加させる施策、例えば認証にパスワードを利用など、は定期的にレビューしその時々の状況に合ったリスク廃除／軽減策をタイムリーに導入しなければならない。リスク増加要因を管理しないセキュリティ対策＝リスク管理は”欠陥のある管理方法”です。 を理解していないと問題点は見えないかも知れません。
このセキュリティ対策の定義はISO 27000／ISMSの定義をまとめたモノです。
何事も原理と基本が大切です。基礎的な事ですがプログラムの基本構造と動作原理を正しく理解しておく必要があります。
入力対策と出力対策は両方必要でバリデーションはセキュアなソフトウェア構築には欠かせません。
アプリケーションの入り口で入力バリデーション（入力検証）をしていないアプリはセキュアでない構造です。
入り口以外に入力検証がないアプリもセキュアではない構造です。セキュアなアプリには最低限、入り口でのデータ検証と出口でのデータ無害化（エスケープ／無害化API／バリデーション）が必須です。
多層防御 3ソフトウェアに限らずセキュリティは多層で防御します。必ず必要な対策と無くても大丈夫なハズの対策（フェイルセーフ対策）の2種類がある。フェイルセーフ対策は万が一の対策であり、本来フェイルセーフ対策は動作してはならない。動作した場合はプログラムに問題がある。「動作してはならない」は「必要ない」ではない。実用的なプログラムは複雑であり失敗してしまうケースは十分にある。入力バリデーションが甘い／無いプログラムだとフェイルセーフ対策が機能してしまうことは当たり前に起きる。 は重要なのに勘違いされているソフトウェアセキュリティ要素の１つです。
バリデーションには3つの種類があります。
※ 出力時のエスケープ／エスケープが不必要なAPIの利用によるデータの無害化は、必須の対策が半分、フェイルセーフ対策が半分です。
※ “入力ミスの確認”を”バリデーション”と考えたり、言ったりすると混乱の元です。”入力ミス／論理的整合性の確認エラー”は処理の継続、”あり得ないデータによるバリデーションエラー”では処理の中止、が必要なので区別する方が良いです。
※ ソフトウェア基本構造の入力処理では”あり得ないデータによるバリデーションエラー”、ロジック処理では”入力ミス／論理的整合性の確認エラー”、になります。
※ リスク分析の経験があれば自然にセキュアな構造を思い付くことも可能だと思います。
イメージ図：
参考：データもコードも一文字でも間違い／不正があるのはNG
数値の入力にはバリデーションは要らない、と考えているケースが少なからずあるようです。本当に数値に対するバリデーションは無意味なのでしょうか？
セキュリティを考えると全ての入力データはアプリケーションがバリデーションすべきで、長さ／形式は厳格にバリデーションすべきです。1
厳格なバリデーションは開発者が意識／把握していない各種インジェクション脆弱性にも対応できること、インジェクション攻撃が持たらす被害が致命的であることが、その理由です。
適切なバリデーションは最強のセキュリティ対策の１つ2です。強いデータ型は弱いバリデーションの一種ですが、それでもセキュリティ対策として高い評価を得ています。にも関わらず強いバリデーションである厳格なデータバリデーションはコンピューターサイエンティストのセキュリティ専門家3以外にはあまり評価されていないように感じます。
今回は低レベルのライブラリにもコードインジェクション脆弱性のリスクがあること、その対策としてバリデーションが如何に効果的であるか紹介します。
追記：書き直しました。新しい方をご覧ください。
セキュアコーディングの原則1は「入力バリデーション」です。セキュアコーディングの原則1はソフトウェアセキュリティの一丁目一番地と言えるセキュリティ対策です。
入力バリデーションを第一のセキュリティ対策としているガイドライン：
90年代初めからコンピューターサイエンティストのセキュリティ専門家は「入力バリデーション」を重要であるとしてきました。「入力バリデーション」は論理的にセキュアな構造のソフトウェアを作る為に欠かせない必須の要素だからです。防御的プログラミングから数えると四半世紀を越える月日が経っています。
ISO 31000（リスクマネジメント標準規格）はa)からk)まで、11のリスク管理の原則を定めています。
ITエンジニアであればISO 27000（情報セキュリティマネジメント標準規格）を一度は読んだことがあると思います。少なくとも名前くらいは知っていると思います。リスク管理の基礎／基本を理解していればISO 27000だけでも十分ですが、ちょっと自信がない、体系的には学んだ事がない方はISO 31000も参考にすると良いです。
情報セキュリティマネジメントはリスクマネジメントの一分野です。一般論としてのリスク管理の基礎知識は役立ちます。
リスク対策の原則が知られていない？ことも、間違ったセキュアコーディング理解の原因かもしれません。間違いだらけのセキュアコーディング解説も紹介します。
ブログで紹介するのを忘れていました。PHP用の入力バリデーションモジュール validateを作りました。
https://github.com/yohgaki/validate-php
PHP開発MLでの議論用に作ったので、作りかけと言える状態ですが、一応動作し使えます。
関数名はvalidate()の方が良いのでは？という意見があったので、名前は変更する予定です。valid()にしていた理由は”validate”だとあまりに一般的過ぎて、同じ名前の関数を定義しているユーザーがいるだろう、と予想したからです。自分のアプリやライブラリには名前空間を使うべきなので、モジュール関数はvalidate()にします。
いろいろ意見があったのですが、やはり入力処理における入力バリデーションとロジック処理の混同がありました。
入力処理における「形式的バリデーション」とロジック処理における「論理的／仕様的バリデーション」は別処理とした方が、構造的に優れています。この理由はまたの機会に書きます。