安全 DevOps：安全左移，构建安全的软件开发生命周期 (SDLC)

在当今快节奏的数字环境中，组织面临着越来越大的压力，要求更快、更频繁地交付软件。这一需求推动了 DevOps 实践的采用，旨在简化软件开发生命周期 (SDLC)。然而，速度和敏捷性不应以牺牲安全为代价。这正是安全 DevOps（通常称为 DevSecOps）发挥作用的地方。DevSecOps 的一个核心原则是“安全左移”，即强调在 SDLC 的早期阶段就集成安全实践，而不是将其视为事后补救的措施。

什么是安全左移？

安全左移是一种将漏洞评估、威胁建模和安全测试等安全活动提前到开发过程早期的实践。安全左移旨在在设计、编码和测试阶段检测并解决漏洞，而不是等到 SDLC 的末尾才识别和修复安全问题。这种主动的方法有助于降低修复的成本和复杂性，同时提高应用程序的整体安全状况。

想象一下建造一座房子。传统的安全就像在房子完全建成后才进行检查。在这个阶段发现的任何缺陷，修复起来都成本高昂且耗时，可能需要大量的返工。而安全左移则像是在施工的每个阶段都有检查员检查地基、框架和电线。这使得问题能够被及早发现和纠正，防止它们在后期演变成大问题。

为什么安全左移很重要

组织应采用安全左移方法的原因有以下几点：

• 降低成本：在 SDLC 早期识别和修复漏洞比在生产环境中修复要便宜得多。漏洞发现得越晚，修复成本就越高，这涉及到代码返工、测试和部署等成本。IBM 的一项研究发现，在设计阶段修复漏洞的成本比在测试阶段修复低六倍，比在生产环境中修复低十五倍。
• 加快开发周期：通过将安全集成到开发流程中，安全左移有助于避免因后期发现安全问题而导致的昂贵延迟和返工。这使得开发团队能够在保持高安全水平的同时，更快、更频繁地交付软件。
• 改善安全状况：安全左移有助于在 SDLC 早期识别和解决漏洞，从而降低安全漏洞和数据泄露的可能性。这种主动的方法有助于改善应用程序乃至整个组织的整体安全状况。
• 加强协作：安全左移促进了开发、安全和运维团队之间的协作，培养了对安全的共同责任感。这种协作有助于打破部门壁垒，改善沟通，从而实现更有效的安全实践。
• 满足法规合规性：许多行业都受到严格的安全法规约束，如 GDPR、HIPAA 和 PCI DSS。安全左移可以通过确保从一开始就将安全构建到应用程序中，帮助组织满足这些法规要求。

安全左移的原则

为了有效实施安全左移，组织应遵循以下原则：

• 安全即代码 (Security as Code)：将安全配置和策略视为代码，使用版本控制、自动化和持续集成/持续交付 (CI/CD) 管道来管理它们。这有助于实现一致且可重复的安全实践。
• 自动化 (Automation)：自动化安全任务，如漏洞扫描、静态代码分析和动态应用安全测试 (DAST)，以减少手动工作并提高效率。自动化还有助于确保安全检查能够一致且频繁地执行。
• 持续反馈 (Continuous Feedback)：向开发人员提供关于安全问题的持续反馈，使他们能够从错误中学习并改进编码实践。这可以通过自动化安全测试、安全培训以及与安全专家的协作来实现。
• 共同责任 (Shared Responsibility)：培养一种共同承担安全责任的文化，组织中的每个人都有责任保护应用程序及其数据。这需要培训、意识计划和清晰的沟通渠道。
• 基于风险的方法 (Risk-Based Approach)：根据风险确定安全工作的优先级，重点关注最关键的漏洞和资产。这有助于确保安全资源得到有效利用，并首先解决最重要的威胁。

实施安全左移的实践

以下是组织可以实施以实现安全左移的一些实用做法：

1. 威胁建模 (Threat Modeling)

威胁建模是识别应用程序及其数据潜在威胁的过程。这有助于确定安全工作的优先级并识别最关键的漏洞。威胁建模应在 SDLC 的早期，即设计阶段进行，以识别潜在的安全风险并设计缓解措施。

示例：考虑一个电子商务应用程序。威胁模型可能会识别出 SQL 注入、跨站脚本 (XSS) 和拒绝服务 (DoS) 攻击等潜在威胁。基于这些威胁，开发团队可以实施输入验证、输出编码和速率限制等安全控制措施。

2. 静态应用安全测试 (SAST)

SAST 是一种分析源代码以查找漏洞的安全测试。SAST 工具可以识别常见的编码错误，如缓冲区溢出、SQL 注入缺陷和 XSS 漏洞。SAST 应在整个开发过程中，随着代码的编写和提交而定期执行。

示例：印度的一个开发团队使用 SAST 工具 SonarQube 来扫描他们的 Java 代码中的漏洞。SonarQube 在代码中识别出几个潜在的 SQL 注入缺陷。开发人员在代码部署到生产环境之前修复了这些缺陷。

3. 动态应用安全测试 (DAST)

DAST 是一种分析正在运行的应用程序以查找漏洞的安全测试。DAST 工具模拟真实世界的攻击，以识别诸如身份验证绕过、授权缺陷和信息泄露等漏洞。DAST 应在整个开发过程中定期执行，尤其是在代码发生更改后。

示例：德国的一个安全团队使用 DAST 工具 OWASP ZAP 来扫描他们的 Web 应用程序中的漏洞。OWASP ZAP 识别出一个潜在的身份验证绕过漏洞。开发人员在应用程序向公众发布之前修复了此漏洞。

4. 软件成分分析 (SCA)

SCA 是一种安全测试，用于分析应用程序中使用的第三方组件和库是否存在漏洞。SCA 工具可以识别这些组件中的已知漏洞以及许可证合规性问题。SCA 应在整个开发过程中定期执行，因为会添加或更新新组件。

示例：巴西的一个开发团队使用 SCA 工具 Snyk 来扫描其应用程序中第三方库的漏洞。Snyk 在一个流行的 JavaScript 库中识别出一个已知漏洞。开发人员将该库更新到已修补的版本以解决该漏洞。

5. 基础设施即代码 (IaC) 扫描

IaC 扫描涉及分析基础设施代码（例如 Terraform、CloudFormation）是否存在安全配置错误和漏洞。这可确保底层基础设施得到安全的配置和部署。

示例：新加坡的一个云基础设施团队使用 Checkov 扫描其用于 AWS S3 存储桶的 Terraform 配置。Checkov 发现一些存储桶是公开可访问的。该团队修改了配置，将存储桶设为私有，防止未经授权访问敏感数据。

6. 安全拥护者 (Security Champions)

安全拥护者是对安全有浓厚兴趣的开发人员或其他团队成员，他们在团队内部充当安全的倡导者。安全拥护者可以帮助提高安全意识、提供安全指导并进行安全审查。

示例：加拿大的一个开发团队任命了一名安全拥护者，他负责对代码进行安全审查，为其他开发人员提供安全培训，并随时了解最新的安全威胁和漏洞。

7. 安全培训和意识

为开发人员和其他团队成员提供安全培训和意识对于促进安全文化至关重要。培训应涵盖诸如安全编码实践、常见安全漏洞以及组织的安全政策和程序等主题。

示例：英国的一家组织为其开发人员提供定期的安全培训，涵盖 OWASP Top 10 漏洞、安全编码实践和威胁建模等主题。该培训有助于提高开发人员对安全风险的理解以及如何缓解这些风险。

8. CI/CD 管道中的自动化安全测试

将安全测试工具集成到 CI/CD 管道中，以在开发过程的每个阶段自动化安全检查。这可以实现持续的安全监控，并有助于快速识别和解决漏洞。

示例：日本的一个开发团队将 SAST、DAST 和 SCA 工具集成到他们的 CI/CD 管道中。每次提交代码时，管道都会自动运行这些工具，并向开发人员报告任何漏洞。这使得开发人员能够在开发过程的早期，在漏洞进入生产环境之前修复它们。

安全左移的优势

安全左移的优势众多，可以显著改善组织的安全状况和效率：

• 降低安全漏洞风险：通过在 SDLC 早期识别和解决漏洞，组织可以显著降低安全漏洞和数据泄露的风险。
• 降低修复成本：在 SDLC 早期修复漏洞远比在生产环境中修复便宜。安全左移通过防止漏洞进入生产环境来帮助降低修复成本。
• 加快上市时间：通过将安全集成到开发流程中，安全左移有助于避免因后期发现安全问题而导致的昂贵延迟和返工。这使得开发团队能够更快、更频繁地交付软件。
• 提高开发人员生产力：通过向开发人员提供关于安全问题的持续反馈，安全左移帮助他们从错误中学习并改进编码实践。这可以提高开发人员的生产力并减少与安全相关的错误。
• 加强合规性：安全左移可以通过确保从一开始就将安全构建到应用程序中，帮助组织满足法规要求。

安全左移的挑战

虽然安全左移的优势显而易见，但在实施这种方法时，组织也可能面临一些挑战：

• 文化变革：安全左移需要在组织内部进行文化变革，让每个人都对安全负责。这可能具有挑战性，尤其是在那些传统上由独立的安全团队负责安全的组织中。
• 工具和自动化：实施安全左移需要正确的工具和自动化能力。组织可能需要投资新的工具和技术来自动化安全任务，并将安全集成到 CI/CD 管道中。
• 培训和技能：开发人员和其他团队成员可能需要培训和技能发展，才能有效实施安全左移。组织可能需要提供关于安全编码实践、安全测试和威胁建模的培训。
• 与现有流程的集成：将安全集成到现有的开发流程中可能具有挑战性。组织可能需要调整其流程和工作流以适应安全活动。
• 误报 (False Positives)：自动化安全测试工具有时会产生误报，这可能会浪费开发人员的时间和精力。正确调整和配置工具以最小化误报非常重要。

克服挑战

为了克服安全左移的挑战，组织可以采取以下步骤：

• 培养安全文化：促进一种共同承担安全责任的文化，组织中的每个人都有责任保护应用程序及其数据。
• 投资工具和自动化：投资合适的工具和技术，以自动化安全任务并将安全集成到 CI/CD 管道中。
• 提供培训和技能发展：为开发人员和其他团队成员提供必要的培训和技能，以有效实施安全左移。
• 调整现有流程：调整现有的开发流程和工作流以适应安全活动。
• 调整安全工具：正确调整和配置安全测试工具，以最小化误报。
• 从小处着手，逐步迭代：不要试图一次性实施所有安全左移措施。从一个小型试点项目开始，随着经验的积累逐步扩大范围。

安全左移的工具和技术

可以用来实施安全左移的工具有很多。以下是一些示例：

• SAST 工具： SonarQube, Veracode, Checkmarx, Fortify
• DAST 工具： OWASP ZAP, Burp Suite, Acunetix
• SCA 工具： Snyk, Black Duck, WhiteSource
• IaC 扫描工具： Checkov, Bridgecrew, Kube-bench
• 漏洞管理工具： Qualys, Rapid7, Tenable
• 云安全态势管理 (CSPM) 工具： AWS Security Hub, Azure Security Center, Google Cloud Security Command Center

结论

对于希望更快、更频繁地交付安全软件的组织来说，安全左移是一项至关重要的实践。通过从一开始就将安全集成到开发流程中，组织可以降低安全漏洞的风险、降低修复成本并提高开发人员的生产力。虽然实施安全左移存在挑战，但通过培养安全文化、投资合适的工具和技术，并为开发人员提供必要的培训和技能，这些挑战是可以克服的。通过拥抱安全左移，组织可以构建一个更安全、更有弹性的软件开发生命周期 (SDLC)，并保护其宝贵的资产。

在一个复杂且不断演变的威胁环境中，采用安全左移方法已不再是可选项，而是现代组织的必需品。让安全成为共同的责任，并将其无缝集成到 DevOps 工作流程中，是构建能够满足当今企业及其全球客户需求的、安全可靠的软件的关键。