安全設計原則

LLLZTTT發表於2024-03-17

安全設計原則

在軟體開發和系統架構設計中，安全設計原則是一組指導方針，旨在幫助開發者和設計師構建更安全的系統。這些原則可以減少系統的脆弱性，提高對抗潛在威脅的能力。

透過各種資料，儘可能多的蒐集安全原則。

    1. 給出所有你能找到的安全原則的名稱，內容和來源資訊（圖書名稱，網站連結，...）。
    1. 根據2/8原則，選擇你認為最重要的20%，給出應用例項（程式碼編寫，命令列應用等），寫出實踐過程

資料蒐集

為了蒐集儘可能多的安全設計原則，我從以下渠道進行資料蒐集：

  • 專業安全和軟體開發相關的論文。
  • 線上知識庫，如百度百科、知網 等。
  • 官方機構和標準組織釋出的文件，比如 OWASP（開放網路應用安全專案）或 NIST（美國國家標準與技術研究院）。
  • 專業的網路安全和軟體開發社群，例如 GitHub、CSDN、部落格園等。

以下是一些常見的安全設計原則，包括它們的名稱、內容和來源資訊：

  • 最小許可權原則 (Principle of Least Privilege)
    內容：每個程式和使用者都應該以最小的許可權執行，以減少潛在的損害。
    來源：《電腦保安：藝術與科學》(Matt Bishop)

  • 防禦深度 (Defense in Depth)
    內容：透過多層防禦機制來保護系統，確保如果一個層次被攻破，其他層次仍然可以提供保護。
    來源：《網路安全基礎》(William Stallings)

  • 安全預設設定 (Secure Defaults)
    內容：系統預設設定應該是安全的，以防止未經授權的訪問。
    來源：《網路安全基礎》(William Stallings)

  • 經濟有效原則 (Economic Efficiency)
    內容：安全性應與成本效益相結合，以確保在保護系統的同時不會導致過高的成本。
    來源：《電腦保安：藝術與科學》(Matt Bishop)

  • 安全設計原則 (Security Design Principles)
    內容：系統設計應該從一開始就考慮安全性，而不是在開發過程的後期才加入。
    來源：《電腦保安：藝術與科學》(Matt Bishop)

  1. 選擇和應用重要的原則

根據2/8原則，即帕累託原則，該原則認為大約80%的效果來自20%的原因。
80/20法則又名二八定律、帕累托法則（定律），也叫巴萊特定律、最省力的法則、不平衡原則等。是19世紀末20世紀初義大利經濟學家巴萊多發現的。他認為，在任何一組東西中，最重要的只佔其中一小部分，約20%，其餘80%儘管是多數，卻是次要的。80/20法則被廣泛應用於社會學、經濟、使用者體驗設計、企業管理等。
通用設計法則的定義：在整個產品中，80%的效果是由20%的關鍵元素決定的。確切的百分比並不是重點，在實際情況中，關鍵變數所佔比例是10%~30%不等。
維基百科的定義：大多數情況下，大約80%的影響是產生於20%的原因。
80/20法則的適用範圍非常普遍，包括遵循常態分配原則的系統，但是僅限於一些由許多細小瑣碎、互不相關的事物影響的變數。例如，同產品中，不用的人們使用習慣均不相同。80/20法則是不受人為直接控制的，它是自然而然形成的。

以下是可能被認為最關鍵的幾個原則：

  • 最小許可權原則 (Principle of Least Privilege)
  • 防禦深度 (Defense in Depth)
  • 安全預設設定 (Secure Defaults)
  • 失敗安全 (Fail Securely) / 故障保護 (Fail-Safe)

對於這些原則，我將提供具體的實踐過程：

最小許可權原則：

實踐過程：

  • 為作業系統上的服務賬戶設定合適的許可權，避免使用root或administrator賬戶執行服務。
  • 在編寫程式碼時，限制對敏感操作的訪問，如檔案系統訪問、網路請求等，只有具備相應許可權的使用者或元件才能執行。
  • 在部署應用程式時，確保執行環境遵循最小許可權配置，例如透過設定容器許可權、環境變數等。

防禦深度：

實踐過程：

  • 構建多層安全機制，例如結合防火牆、IDS/IPS（入侵檢測/防禦系統）、資料加密和訪問控制等多種安全措施。
  • 在應用程式中實現多種身份驗證機制，比如兩因素認證，即使密碼被破解，攻擊者也需要第二種認證方式才能成功登入。
  • 定期進行安全審計和漏洞掃描，以發現並修補潛在的安全問題。

安全預設設定：

實踐過程：

  • 在軟體安裝過程中提供安全的預設配置選項，比如禁用不必要的服務和功能，關閉不需要的埠等。
  • 開發時確保預設的 error messages 不會洩露敏感資訊，如詳細的系統路徑或資料庫結構。
  • 設定嚴格的預設密碼策略，強迫使用者建立強密碼，並在首次使用後更改預設憑據。

失敗安全：

實踐過程：

  • 設計系統時考慮到錯誤處理和異常情況，確保在出現故障時系統能夠優雅地降級，而不是完全崩潰。
  • 實現監控和報警機制，當系統檢測到異常行為時能及時通知維護人員。
  • 編寫自動化測試用例，包括壓力測試和故障模擬，以確保系統即使在極端條件下也能保持穩定。

完成上述任務的過程需要結合理論學習、市場調查和實際編碼經驗。透過不斷地學習和實踐，可以更好地理解和應用這些安全設計原則。

程式碼例項：

最小許可權原則:

# 示例：在Python中實現最小許可權原則

# 假設有一個需要登入才能訪問的網站，並且有不同級別的使用者許可權

class User:
    def __init__(self, username, role):
        self.username = username
        self.role = role

class Website:
    def __init__(self):
        self.users = []

    def add_user(self, user):
        self.users.append(user)

    def access_page(self, user):
        if user.role == 'admin':
            print("Welcome, admin", user.username)
            # 執行管理員操作的程式碼
        elif user.role == 'user':
            print("Welcome, user", user.username)
            # 執行普通使用者操作的程式碼
        else:
            print("Access denied!")

# 建立網站和使用者
web = Website()
admin_user = User("admin123", "admin")
normal_user = User("user456", "user")

# 新增使用者到網站
web.add_user(admin_user)
web.add_user(normal_user)

# 模擬使用者訪問頁面
web.access_page(admin_user)  # 輸出：Welcome, admin admin123
web.access_page(normal_user)  # 輸出：Welcome, user user456

命令列應用

# 示例：在Linux中使用chmod命令實現最小許可權原則

# 假設有一個需要執行的指令碼檔案，只有特定使用者組才能執行，其他使用者不允許執行

# 建立指令碼檔案
echo "echo 'Hello, World!'" > myscript.sh

# 設定指令碼檔案許可權，只有特定使用者組有執行許可權
chmod 750 myscript.sh

# 新增特定使用者到使用者組
sudo usermod -aG mygroup username

# 切換到特定使用者
su - username

# 執行指令碼檔案
./myscript.sh  # 輸出：Hello, World!

# 使用其他使用者執行指令碼檔案（許可權不足）
./myscript.sh  # 輸出：permission denied

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