脅威モデリング：リスクアセスメントのための包括的ガイド

今日の相互接続された世界において、サイバーセキュリティは最も重要です。組織は常に進化する脅威の状況に直面しており、プロアクティブなセキュリティ対策が不可欠です。脅威モデリングは、堅牢なセキュリティ戦略の重要な要素であり、潜在的な脅威が悪用される前に特定、理解、軽減することを可能にします。この包括的なガイドでは、効果的なリスクアセスメントのための脅威モデリングの原則、方法論、ベストプラクティスを探ります。

脅威モデリングとは何か？

脅威モデリングは、システムやアプリケーションに対する潜在的なセキュリティ脅威を特定し、分析するための構造化されたプロセスです。これには、システムのアーキテクチャを理解し、潜在的な脆弱性を特定し、その可能性と影響に基づいて脅威の優先順位付けを行うことが含まれます。脅威が発生した後に対応するリアクティブなセキュリティ対策とは異なり、脅威モデリングは組織がセキュリティ侵害を予測し、防止するのに役立つプロアクティブなアプローチです。

脅威モデリングを、セキュリティのための建築計画のように考えてみてください。建築家が建物の設計における潜在的な構造上の弱点を特定するように、脅威モデラーはシステムの設計における潜在的なセキュリティ上の欠陥を特定します。

なぜ脅威モデリングは重要なのか？

脅威モデリングはいくつかの主要な利点を提供します：

• 脅威の早期特定： 開発ライフサイクルの早い段階で脅威を特定することにより、組織はそれらがコストと時間のかかる問題になる前に対処できます。
• セキュリティ体制の向上： 脅威モデリングは、設計・開発プロセスにセキュリティの考慮事項を組み込むことで、組織がより安全なシステムを構築するのに役立ちます。
• リスクの低減： 潜在的な脅威を理解し軽減することで、組織はセキュリティ侵害やデータ損失のリスクを低減できます。
• コンプライアンス： 脅威モデリングは、GDPR、HIPAA、PCI DSSなどの規制コンプライアンス要件を満たすのに役立ちます。
• より良いリソース配分： 脅威をその可能性と影響に基づいて優先順位付けすることで、組織はセキュリティリソースをより効果的に配分できます。

脅威モデリングの主要原則

効果的な脅威モデリングは、いくつかの主要な原則に基づいています：

• システムに焦点を当てる： 脅威モデリングは、分析対象の特定のシステムやアプリケーションに焦点を当て、その独自のアーキテクチャ、機能、環境を考慮する必要があります。
• 悪意を想定する： 脅威モデラーは、攻撃者が発見できるあらゆる脆弱性を悪用しようとすると想定すべきです。
• 攻撃者のように考える： 潜在的な脅威を特定するためには、脅威モデラーは攻撃者のように考え、システムを侵害しようとする様々な方法を検討する必要があります。
• 包括的であること： 脅威モデリングは、技術的な脅威と非技術的な脅威の両方を含む、すべての潜在的な脅威を考慮する必要があります。
• 脅威の優先順位付け： すべての脅威が同等ではありません。脅威モデラーは、その可能性と影響に基づいて脅威の優先順位を付けるべきです。
• 反復的なプロセス： 脅威モデリングは、開発ライフサイクル全体を通じて行われる反復的なプロセスであるべきです。

脅威モデリングの方法論

いくつかの脅威モデリング方法論が利用可能であり、それぞれに長所と短所があります。最も一般的な方法論には以下のようなものがあります：

STRIDE

マイクロソフトによって開発されたSTRIDEは、脅威を6つのカテゴリに分類する広く使用されている脅威モデリング方法論です：

• なりすまし (Spoofing)： 他のユーザーやエンティティになりすますこと。
• 改ざん (Tampering)： 承認なしにデータやコードを変更すること。
• 否認 (Repudiation)： ある行動に対する責任を否定すること。
• 情報漏洩 (Information Disclosure)： 機密情報を不正な第三者に公開すること。
• サービス拒否 (Denial of Service)： 正規のユーザーがシステムを利用できなくすること。
• 権限昇格 (Elevation of Privilege)： システムリソースへの不正なアクセス権を取得すること。

STRIDEは、システムのさまざまなコンポーネントに対して各カテゴリを体系的に検討することで、潜在的な脅威を特定するのに役立ちます。

例：オンラインバンキングアプリケーションを考えてみましょう。STRIDEを使用して、以下の脅威を特定できます：

• なりすまし： 攻撃者が正当なユーザーのログイン情報をなりすまして、アカウントに不正アクセスする可能性があります。
• 改ざん： 攻撃者が取引データを改ざんして、自分の口座に資金を送金する可能性があります。
• 否認： ユーザーが取引を行ったことを否定し、不正行為の追跡を困難にする可能性があります。
• 情報漏洩： 攻撃者が口座番号やパスワードなどの機密顧客データにアクセスする可能性があります。
• サービス拒否： 攻撃者がサービス拒否攻撃を仕掛けて、ユーザーがオンラインバンキングアプリケーションにアクセスできなくする可能性があります。
• 権限昇格： 攻撃者が昇格された権限を取得して、管理機能にアクセスし、システム設定を変更する可能性があります。

PASTA

PASTA（Process for Attack Simulation and Threat Analysis）は、攻撃者の視点を理解することに焦点を当てた、リスク中心の脅威モデリング方法論です。7つのステージで構成されます：

• 目的の定義： システムのビジネスおよびセキュリティ目標を定義します。
• 技術的範囲の定義： 脅威モデルの技術的範囲を定義します。
• アプリケーションの分解： アプリケーションをその構成要素に分解します。
• 脅威分析： アプリケーションに対する潜在的な脅威を特定します。
• 脆弱性分析： 特定された脅威によって悪用される可能性のある脆弱性を特定します。
• 攻撃モデリング： 攻撃者がどのように脆弱性を悪用するかをシミュレートするための攻撃モデルを作成します。
• リスクと影響の分析： 各潜在的攻撃のリスクと影響を評価します。

PASTAは、セキュリティ対策がビジネス目標と整合していることを確実にするために、セキュリティ専門家とビジネス関係者の間の協力を重視します。

ATT&CK

ATT&CK（Adversarial Tactics, Techniques, and Common Knowledge）は、実際の観測に基づく敵対者の戦術と技術のナレッジベースです。厳密には脅威モデリング方法論ではありませんが、ATT&CKは攻撃者がどのように活動するかについての貴重な洞察を提供し、これを脅威モデリングプロセスに活かすことができます。

攻撃者が使用する戦術と技術を理解することで、組織は潜在的な脅威をよりよく予測し、防御することができます。

例：ATT&CKフレームワークを使用すると、脅威モデラーは、攻撃者がシステムへの初期アクセスを得るためにフィッシングメールを一般的に使用することを特定するかもしれません。この知識は、従業員トレーニングやメールフィルタリングなど、フィッシング攻撃を防ぐためのセキュリティ対策を実施するために使用できます。

脅威モデリングのプロセス

脅威モデリングのプロセスは、通常、以下のステップを含みます：

1. 範囲の定義： 分析対象のシステムやアプリケーション、その境界、依存関係を含む脅威モデルの範囲を明確に定義します。
2. システムの理解： システムのアーキテクチャ、機能、環境を徹底的に理解します。これには、ドキュメントのレビュー、関係者へのインタビュー、技術評価の実施が含まれる場合があります。
3. 資産の特定： データ、アプリケーション、インフラストラクチャなど、保護する必要のある重要な資産を特定します。
4. システムの分解： システムをプロセス、データフロー、インターフェースなどの構成要素に分解します。
5. 脅威の特定： 技術的および非技術的な脅威の両方を考慮して、システムに対する潜在的な脅威を特定します。STRIDE、PASTA、ATT&CKなどの方法論を使用して、脅威の特定を導きます。
6. 脅威の分析： 特定された各脅威を分析し、その可能性と影響を理解します。攻撃者の動機、能力、潜在的な攻撃ベクトルを考慮します。
7. 脅威の優先順位付け： 脅威をその可能性と影響に基づいて優先順位付けします。最も優先度の高い脅威に最初に対処することに焦点を当てます。
8. 脅威の文書化： 特定されたすべての脅威を、その分析と優先順位付けとともに文書化します。この文書は、セキュリティ専門家や開発者にとって貴重なリソースとなります。
9. 緩和戦略の策定： 特定された各脅威に対する緩和戦略を策定します。これらの戦略には、ファイアウォールや侵入検知システムなどの技術的制御の実装、またはポリシーや手順などの非技術的制御の実装が含まれる場合があります。
10. 緩和戦略の検証： 緩和戦略の有効性を検証し、特定された脅威に適切に対処していることを確認します。これには、侵入テストや脆弱性評価の実施が含まれる場合があります。
11. 反復と更新： 脅威モデリングは反復的なプロセスです。システムが進化するにつれて、脅威モデルを再検討し、変更を反映して更新することが重要です。

脅威モデリングのためのツール

脅威モデリングプロセスをサポートするために、単純な図作成ツールからより高度な脅威モデリングプラットフォームまで、いくつかのツールが利用可能です。人気のあるツールには以下のようなものがあります：

• Microsoft Threat Modeling Tool： マイクロソフトが提供する無料ツールで、ユーザーが潜在的な脅威を特定し分析するのに役立ちます。
• OWASP Threat Dragon： STRIDEやPASTAを含む複数の方法論をサポートするオープンソースの脅威モデリングツールです。
• IriusRisk： セキュリティリスクを管理・軽減するための包括的な機能スイートを提供する商用脅威モデリングプラットフォームです。
• ThreatModeler： 自動化とSDLCへの統合に焦点を当てた、もう一つの商用プラットフォームです。

ツールの選択は、組織の特定のニーズと分析対象のシステムの複雑さに依存します。

さまざまなコンテキストにおける脅威モデリングの実践例

以下の例は、脅威モデリングがさまざまなコンテキストでどのように適用できるかを示しています：

例1：クラウドインフラストラクチャ

シナリオ： ある企業がインフラストラクチャをクラウドプロバイダーに移行しています。

脅威モデリングのステップ：

1. 範囲の定義： 脅威モデルの範囲には、仮想マシン、ストレージ、ネットワーキングコンポーネントなど、すべてのクラウドリソースが含まれます。
2. システムの理解： 共有責任モデルや利用可能なセキュリティサービスなど、クラウドプロバイダーのセキュリティモデルを理解します。
3. 資産の特定： クラウドに移行される機密データやアプリケーションなど、重要な資産を特定します。
4. システムの分解： クラウドインフラストラクチャを、仮想ネットワーク、セキュリティグループ、アクセス制御リストなどの構成要素に分解します。
5. 脅威の特定： クラウドリソースへの不正アクセス、データ侵害、サービス拒否攻撃などの潜在的な脅威を特定します。
6. 脅威の分析： クラウドプロバイダーのセキュリティ制御やクラウドに保存されるデータの機密性などの要因を考慮して、各脅威の可能性と影響を分析します。
7. 脅威の優先順位付け： その可能性と影響に基づいて脅威を優先順位付けします。
8. 緩和戦略の策定： 強力なアクセス制御の実装、機密データの暗号化、セキュリティアラートの設定などの緩和戦略を策定します。

例2：モバイルアプリケーション

シナリオ： ある企業が機密性の高いユーザーデータを保存するモバイルアプリケーションを開発しています。

脅威モデリングのステップ：

1. 範囲の定義： 脅威モデルの範囲には、モバイルアプリケーション、そのバックエンドサーバー、およびデバイスに保存されるデータが含まれます。
2. システムの理解： モバイルオペレーティングシステムのセキュリティ機能と、モバイルプラットフォームの潜在的な脆弱性を理解します。
3. 資産の特定： ユーザー認証情報、個人情報、財務データなど、モバイルデバイスに保存される重要な資産を特定します。
4. システムの分解： モバイルアプリケーションを、ユーザーインターフェース、データストレージ、ネットワーク通信などの構成要素に分解します。
5. 脅威の特定： モバイルデバイスへの不正アクセス、データ盗難、マルウェア感染などの潜在的な脅威を特定します。
6. 脅威の分析： モバイルオペレーティングシステムのセキュリティやユーザーのセキュリティ慣行などの要因を考慮して、各脅威の可能性と影響を分析します。
7. 脅威の優先順位付け： その可能性と影響に基づいて脅威を優先順位付けします。
8. 緩和戦略の策定： 強力な認証の実装、機密データの暗号化、セキュアなコーディング慣行の使用などの緩和戦略を策定します。

例3：IoTデバイス

シナリオ： ある企業がセンサーデータを収集・送信するIoT（Internet of Things）デバイスを開発しています。

脅威モデリングのステップ：

1. 範囲の定義： 脅威モデルの範囲には、IoTデバイス、その通信チャネル、およびセンサーデータを処理するバックエンドサーバーが含まれます。
2. システムの理解： IoTデバイスのハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントのセキュリティ機能、および通信に使用されるセキュリティプロトコルを理解します。
3. 資産の特定： センサーデータ、デバイス認証情報、設定情報など、IoTデバイスによって収集・送信される重要な資産を特定します。
4. システムの分解： IoTシステムを、センサー、マイクロコントローラー、通信モジュール、バックエンドサーバーなどの構成要素に分解します。
5. 脅威の特定： IoTデバイスへの不正アクセス、データ傍受、センサーデータの操作などの潜在的な脅威を特定します。
6. 脅威の分析： IoTデバイスのファームウェアのセキュリティや通信プロトコルの強度などの要因を考慮して、各脅威の可能性と影響を分析します。
7. 脅威の優先順位付け： その可能性と影響に基づいて脅威を優先順位付けします。
8. 緩和戦略の策定： 強力な認証の実装、センサーデータの暗号化、セキュアブートメカニズムの使用などの緩和戦略を策定します。

脅威モデリングのベストプラクティス

脅威モデリングの有効性を最大限に高めるために、以下のベストプラクティスを考慮してください：

• 関係者を巻き込む： セキュリティ、開発、運用、ビジネスなど、組織のさまざまな分野の関係者を巻き込みます。
• 構造化されたアプローチを使用する： STRIDEやPASTAなどの構造化された脅威モデリング方法論を使用して、すべての潜在的な脅威が考慮されるようにします。
• 最も重要な資産に焦点を当てる： 保護する必要のある最も重要な資産に脅威モデリングの取り組みを優先します。
• 可能な限り自動化する： 脅威モデリングツールを使用して反復的なタスクを自動化し、効率を向上させます。
• すべてを文書化する： 特定された脅威、その分析、緩和戦略など、脅威モデリングプロセスのすべての側面を文書化します。
• 定期的にレビューと更新を行う： システムや脅威の状況の変化を反映するために、脅威モデルを定期的にレビューし、更新します。
• SDLCとの統合： 脅威モデリングをソフトウェア開発ライフサイクル（SDLC）に統合し、開発プロセス全体を通じてセキュリティが考慮されるようにします。
• トレーニングと意識向上： 開発者やその他の関係者に、脅威モデリングの原則とベストプラクティスに関するトレーニングと意識向上を提供します。

脅威モデリングの未来

脅威モデリングは進化し続ける分野であり、常に新しい方法論やツールが登場しています。システムがより複雑になり、脅威の状況が進化し続けるにつれて、組織が資産を保護するために脅威モデリングはさらに重要になります。脅威モデリングの未来を形作る主要なトレンドには、以下のようなものがあります：

• 自動化： 組織がプロセスを合理化し、効率を向上させようとする中で、自動化は脅威モデリングにおいてますます重要な役割を果たすようになります。
• DevSecOpsとの統合： 脅威モデリングはDevSecOpsプラクティスとより緊密に統合され、組織が開発プロセスの最初からセキュリティを組み込むことを可能にします。
• AIと機械学習： AIと機械学習技術が脅威の特定と分析を自動化するために使用され、脅威モデリングをより効率的かつ効果的にします。
• クラウドネイティブセキュリティ： クラウドネイティブ技術の採用が増加するにつれて、脅威モデリングはクラウド環境特有のセキュリティ課題に対応するために適応する必要があります。

結論

脅威モデリングは、セキュリティ脅威を特定し軽減するための重要なプロセスです。潜在的な脆弱性と攻撃ベクトルをプロアクティブに分析することで、組織はより安全なシステムを構築し、セキュリティ侵害のリスクを低減できます。構造化された脅威モデリング方法論を採用し、適切なツールを活用し、ベストプラクティスに従うことで、組織は重要な資産を効果的に保護し、システムのセキュリティを確保することができます。

サイバーセキュリティ戦略の中核要素として脅威モデリングを取り入れ、組織が進化し続ける脅威の状況に対してプロアクティブに防御できるようにしましょう。侵害が発生するのを待つのではなく、今日から脅威モデリングを始めましょう。