威胁建模主流框架
威脅建模主流框架
目錄
威脅建模主流框架
一、簡要介紹
二、威脅建模流程和步驟
三、威脅建模技術(shù)
1、?在線銀行應(yīng)用的數(shù)據(jù)流程圖示例
2、過程流程圖
3、攻擊樹
四、威脅建模框架和方法
1、STRIDE威脅建模
2、DREAD威脅建模
3、PASTA威脅建模
4、VAST威脅建模
5、Trike威脅建模
6、OCTAVE威脅建模
7、NIST威脅建模
五、威脅建模最佳實踐
六、威脅建模工具
一、簡要介紹
了解威脅建模框架、方法和工具可以幫助更好地識別、量化和排序面臨的威脅。威脅建模是一個結(jié)構(gòu)化的過程，IT專業(yè)人員可以通過該過程識別潛在的安全威脅和漏洞，量化每個威脅的嚴(yán)重性，并確定技術(shù)的優(yōu)先級以緩解攻擊并保護(hù)IT資產(chǎn)。威脅模型的重要之處在于它是系統(tǒng)的和結(jié)構(gòu)化的。威脅建模人員將執(zhí)行一系列具體步驟，以全面了解他們試圖保護(hù)的IT環(huán)境，識別漏洞和潛在攻擊者。??
二、威脅建模流程和步驟
每種的威脅建模方法都包含一系列步驟，不同的建模方法的每個步驟存在著細(xì)微差別。首先，看一下所有這些方法共有的基本邏輯流程。對威脅建模過程最簡潔明了的概述指出，威脅模型的目的是回答四個問題：
反過來，威脅建模過程應(yīng)包括四個主要步驟，每個步驟都會為這些問題之一提供答案。
為了準(zhǔn)確了解這些步驟中的每個步驟，我們需要討論構(gòu)成威脅建模基礎(chǔ)的特定技術(shù)。
三、威脅建模技術(shù)
上面列出的步驟中，最陌生的術(shù)語可能是分解（Decompose）。分解應(yīng)用程序或基礎(chǔ)架構(gòu)意味著什么？
廣義上講，分解應(yīng)用程序包括”了解應(yīng)用程序及其與外部實體的交互方式。這涉及創(chuàng)建用例，以了解應(yīng)用程序的使用方式，確定入口點以查看潛在的攻擊者可以在哪里與應(yīng)用程序進(jìn)行交互，確定資產(chǎn)（即攻擊者可能會感興趣的項目/區(qū)域），并標(biāo)識表示應(yīng)用程序?qū)⑹谟柰獠繉嶓w的訪問權(quán)限的信任級別。”?（這里專門談?wù)搼?yīng)用程序安全性，但是顯然，從廣義上講，這也適用于對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的看法。）
分解應(yīng)用程序的一種技術(shù)是構(gòu)建數(shù)據(jù)流程圖。這是1970年代開發(fā)的一種方法，以可視方式展示數(shù)據(jù)如何在應(yīng)用程序或系統(tǒng)中移動，以及各個組件在何處更改或存儲數(shù)據(jù)。其中信任邊界是在2000年代初期添加進(jìn)來的概念，特指數(shù)據(jù)流中的卡點，在該點上需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證，然后數(shù)據(jù)才能被接收該數(shù)據(jù)的實體使用。信任邊界是用數(shù)據(jù)流程圖進(jìn)行威脅建模的關(guān)鍵。
1、?在線銀行應(yīng)用的數(shù)據(jù)流程圖示例
下圖是在線銀行應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)流程圖；虛線表示信任邊界，數(shù)據(jù)可能會在信任邊界被更改，因此需要采取安全措施。
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網(wǎng)上銀行應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)流程圖（作者為Wei Zhang和Marco Morana，以O(shè)WASP許可分發(fā)
更深入的數(shù)據(jù)流程圖威脅建模方法可以參考微軟的這個文檔2。
2、過程流程圖
由于數(shù)據(jù)流程圖是由系統(tǒng)工程師而不是安全專家開發(fā)的，因此它們包含了許多威脅建模不需要的開銷。數(shù)據(jù)流程圖的一種替代方法是過程流程圖。兩者在總體概念上相似，但后者更加精簡，并且側(cè)重于用戶和執(zhí)行代碼在系統(tǒng)中的移動方式，更緊密地反映了攻擊者的思維方式（例如下圖）。
3、攻擊樹
繪制攻擊樹也是一種威脅建模技術(shù)，當(dāng)您確定要對應(yīng)用程序或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)潛在威脅的階段時，它就變得非常重要。攻擊樹由90年代后期的信息安全傳奇人物布魯斯·施耐爾（Bruce Schneier）開創(chuàng)。它們由代表不同事件的一系列父節(jié)點和子節(jié)點組成，子節(jié)點是必須滿足的條件才能使父節(jié)點為真。根節(jié)點（圖中的最高父節(jié)點）是攻擊的總體目標(biāo)。借助攻擊樹，威脅建模者可以看到必須組合哪些情況才能使威脅成功。下圖顯示了一個簡單的銀行應(yīng)用攻擊樹，說明了病毒可能成功感染文件的不同方式。
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下圖是Hackinthebox從攻擊者的角度構(gòu)建的攻擊樹示例，可以幫助了解自己所面臨的威脅。
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四、威脅建模框架和方法
威脅建模的各種結(jié)構(gòu)化方法通常稱為框架或方法論（本文中這兩個術(shù)語基本上可以互換使用）。目前的威脅建模框架和方法有很多，我們挑幾個最流行的介紹如下：
7種頂級威脅建模方法
1、STRIDE威脅建模
如上所述，STRIDE是威脅建模的祖父，最早于90年代末在Microsoft開發(fā)。STRIDE代表六種威脅，每種都對CIA三要素構(gòu)成威脅，具體如下：
1)Spoofing欺騙或冒充他人或計算機(jī)，影響真實性
2)Tampering篡改數(shù)據(jù)，這會破壞完整性
3)Repudiation抵賴，或無法將執(zhí)行的操作關(guān)聯(lián)到操作者，違反了不可抵賴性
4)Information Disclosure信息泄露，違反機(jī)密性
5)Denial of Service拒絕服務(wù)，這違反了可用性
6)Elevation of Privilege特權(quán)提升，違反授權(quán)
2、DREAD威脅建模
DREAD被認(rèn)為是STRIDE模型的一個附加組件，該模型使建模人員可以在確定威脅后對其進(jìn)行排名。對于每個潛在威脅，DREAD代表六個問題,這些問題中的每一個都得到1-3分的評分：
1)Damage潛在損害：如果利用漏洞，造成的損害有多大？
2)Reproducibility重現(xiàn)性：重現(xiàn)攻擊有多容易？
3)Exploitability可利用性：發(fā)動攻擊有多容易？
4)Affexted users受影響的用戶：大概影響了多少用戶？
5)Discoverability可發(fā)現(xiàn)性：查找漏洞有多容易？
3、PASTA威脅建模
PASTA代表攻擊模擬和威脅分析過程，它是一個七步驟過程，致力于使技術(shù)安全要求與業(yè)務(wù)目標(biāo)保持一致。每個步驟都非常復(fù)雜，由幾個子步驟組成，但是總體順序如下：
1)定義目標(biāo)
2)定義技術(shù)范圍
3)應(yīng)用程序分解
4)威脅分析
5)漏洞和弱點分析
6)攻擊建模
7)風(fēng)險與影響分析
4、VAST威脅建模
VAST代表可視化，敏捷威脅建模。該模型是?ThreatModeler（自動威脅建模平臺）的基礎(chǔ)，該平臺可以區(qū)分應(yīng)用程序和運營威脅模型。VAST專為集成到圍繞devops構(gòu)建的工作流中而設(shè)計。?
5、Trike威脅建模
Trike是用于威脅建模和風(fēng)險評估的框架的開源工具，它基于防御的角度，而不是試圖模仿攻擊者的思維過程。使用Trike，您可以為要防御的系統(tǒng)建模，并通過CRUD的角度評估每個組件，也就是說，誰可以創(chuàng)建，讀取，更新或刪除該實體。通過遍歷數(shù)據(jù)流程圖來識別威脅，每種威脅僅分為兩類：拒絕服務(wù)或特權(quán)提升。
6、OCTAVE威脅建模
OCTAVE代表“運營關(guān)鍵威脅，資產(chǎn)和脆弱性評估”，是卡耐基梅隆大學(xué)開發(fā)的一種威脅建模方法，其重點是組織風(fēng)險而不是技術(shù)風(fēng)險。它包括三個階段：
1)建立基于資產(chǎn)的威脅配置文件
2)識別基礎(chǔ)架構(gòu)漏洞
3)制定安全策略和計劃
7、NIST威脅建模
美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院擁有自己的以數(shù)據(jù)為中心的威脅建模方法，該方法包括四個步驟：
1)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)識別和表征
2)識別并選擇要包含在模型中的攻擊媒介
3)表征緩解攻擊媒介的安全控件
4)分析威脅模型
該NIST草案還包括一個方法的具體應(yīng)用實例。如果您正在尋找威脅建模示例，那么這是一個很棒的文檔，可以閱讀該文檔以了解流程如何工作。
五、威脅建模最佳實踐
無論選擇哪種框架，都應(yīng)遵循一些實踐方法。但最重要的（通常也是很難做到的）是將威脅建模作為系統(tǒng)開發(fā)過程中的優(yōu)先事項。如果能在項目開發(fā)伊始就做到這一點，以后可以省去很多麻煩，因為安全性可以被深深“植入”到應(yīng)用程序或系統(tǒng)中。
另一個最佳實踐是不要將應(yīng)用程序和系統(tǒng)彼此隔離。Michael Santarcangelo寫道：?“如果各種威脅模型以相同的方式相互連接，并且應(yīng)用程序和組件作為IT系統(tǒng)的一部分進(jìn)行交互，那么結(jié)果將是一個全面的攻擊面，CISO可以使用該攻擊面來理解整個企業(yè)的整體威脅組合。”
六、威脅建模工具
需要指出的是，上面列出的兩種方法（VAST和Trike）實際上是圍繞特定的軟件工具構(gòu)建的。還有一些支持其他方法的工具，例如，Microsoft提供了免費的威脅建模工具，而OWASP Foundation也推出了自己的桌面和web版本的威脅建模工具——Threat Dragon3。
實際上，這里描述的許多方法都是概念性的，并未與任何軟件聯(lián)系在一起。攻擊樹或數(shù)據(jù)流程圖可以用筆和紙繪制。正如Luca Bongiorni的演講所解釋的那樣，用于威脅建模的一些最受歡迎的工具是Microsoft Visio和Excel。開始為基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行威脅建模的門檻很低，但回報卻很高。
參考資料：
【1】最早的威脅建模論文：
https://www.microsoft.com/security/blog/2009/08/27/the-threats-to-our-products/
【2】Uncover Security Design Flaws Using The STRIDE Approach：
https://docs.microsoft.com/en-us/archive/msdn-magazine/2006/november/uncover-security-design-flaws-using-the-stride-approach
【3】OWASP威脅建模工具：
Threat Dragon：https://owasp.org/www-project-threat-dragon/
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