微服务架构设计 | 如何设计安全低风险系统

如何设计低风险系统

一、引言

1、安全低风险的重要性

道理千万条，安全第一条。系统的安全性直接关联到企业的数据完整性、客户信任以及品牌声誉，是企业可持续发展的基石。安全漏洞可能导致敏感信息泄露、财产损失和法律责任，对企业造成长远的负面影响。因此，确保业务系统的安全是防范风险、维护企业稳定运营的必要条件。

2、安全风险的现状与挑战

随着技术的进步，安全风险也在不断演变，从传统的病毒、木马攻击到复杂的网络钓鱼、勒索软件，安全威胁无时无刻不在考验着业务系统的防御架构。数据泄露、服务中断等安全事件频发，给企业带来了巨大的经济损失和信誉损害。

3、本文概述

本文旨在帮助技术人员理解和应对业务系统面临的安全风险。将从常见的安全风险介绍开始，深入到安全架构设计原则，并进一步探讨具体的应对措施和最佳实践。为技术人员设计安全低风险的系统提供参考指南。

二、常见的安全风险

1、 网络攻击

网络攻击是业务系统最经常要面对的安全风险。下面是常见的网络攻击方式：

• 分布式拒绝服务攻击（DDoS）：
  • 通过大量的请求超载服务器，导致合法用户无法访问服务。
• 跨站请求伪造攻击（CSRF）：
  • 恶意攻击者利用用户已经登录了另一个网站的“身份”来伪造用户的请求（例如提交一个表单）。参考文章：Web安全系列——CSRF攻击

• 跨站脚本攻击（XSS）：
  • 攻击者在网页中注入恶意脚本，当其他用户浏览该网页时执行，用以窃取信息或进行欺诈。
  • 参考文章：Web安全系列——XSS攻击

• SQL注入：
  • 攻击者在输入字段中插入恶意SQL代码，篡改数据库查询，获取未授权的数据访问权限。
  • 参考文章：Web安全系列——注入攻击

• 会话劫持和固定：
  • 攻击者截取或预测用户的会话ID，以冒充用户进行操作。
• 钓鱼攻击：
  • 通过伪装成可信实体，诱导用户提供敏感信息，如用户名、密码和信用卡详情。
• 零日攻击：
  • 利用软件中未公开的安全漏洞进行攻击，通常在软件厂商还未发布修补程序之前。

2、内部威胁

内部威胁是指来自组织内部的安全风险，这些风险往往被低估，但其实可能对业务系统造成严重的损害。以下是从权限滥用和数据泄露两个角度对系统安全风险的介绍：

• 权限滥用：
  • 当员工或合作伙伴拥有超出其职责所需的系统访问权限时，他们可能会故意或无意地滥用这些权限，进行未授权的操作或访问敏感数据。例如，一个有着高级访问权限的员工可能会查看或修改关键数据，或者安装未经批准的软件，从而引入安全漏洞。
  • 权限滥用可能导致数据被篡改、删除或用于不当目的，这不仅损害了数据的完整性，还可能导致合规性问题和法律责任。
  • 防止权限滥用的措施包括实施最小权限原则、定期审查用户权限、以及监控和记录敏感操作。
• 数据泄露：
  • 数据泄露是指敏感信息无意或有意地被泄露给未授权的个人或实体。内部人员由于对数据的直接访问能力，可能成为数据泄露的源头。这种泄露可能是由于疏忽、错误配置、不安全的数据处理实践或恶意意图造成的。
  • 数据泄露的后果可能非常严重，包括客户信任的丧失、品牌声誉的损害、以及可能的法律诉讼和罚款。
  • 为了减少数据泄露的风险，企业应该实施数据加密、访问控制、数据分类和数据丢失预防（DLP）策略，同时对员工进行安全意识培训，确保他们了解如何安全地处理敏感信息。

3、第三方风险

1. 供应链攻击：
   • 供应链攻击是指攻击者通过企业的供应商或服务提供商来对企业发起攻击，利用供应链中的弱点来渗透到目标企业的系统中。
   • 这种攻击可能导致恶意软件的分发、敏感数据的泄露，以及对业务运营的严重干扰。
   • 防御供应链攻击需要对供应商进行严格的安全评估，实施持续的监控，以及确保供应链各环节的安全性。
2. API安全性：
   • 随着微服务和云服务的普及，API（应用程序编程接口）成为了系统之间交互的关键。API的安全漏洞可能被利用来访问未授权的数据或服务。
   • 不安全的API可能导致数据泄露、服务滥用和业务逻辑风险。
   • 保护API安全需要实施严格的身份验证、授权、加密传输，以及对API进行定期的安全审计和测试。

4、物理安全威胁

1. 设备盗窃：
   • 设备盗窃不仅会导致硬件的损失，更重要的是可能会导致存储在设备上的敏感数据被泄露。
   • 为了防止设备盗窃，企业需要实施物理访问控制、设备锁定机制，以及在设备丢失时能够远程擦除数据的能力。
2. 环境风险（如火灾、水灾）：
   • 火灾、水灾等自然灾害或人为事故可能对数据中心、办公环境造成严重破坏，影响业务系统的正常运行。
   • 为了减轻环境风险，企业应该在关键设施中安装环境监控系统，制定灾难恢复计划，并确保有备份数据和备用设施以保障业务连续性。

三、安全架构设计原则

1、最小权限原则（Principle of Least Privilege, PoLP）：

• 每个用户和程序仅被授予完成其任务所必需的最少权限，以减少安全漏洞的风险。

2、防御深度策略（Defense in Depth）：

• 通过多层防御机制来保护信息系统，即使攻击者突破一层防线，仍有其他安全措施可以阻止其进一步侵入。

3、 安全默认设置（Secure by Default）：

• 系统和应用程序应默认启用安全设置，确保在没有进行任何配置更改的情况下，系统的安全性最大化。

4、 安全编码标准（Secure Coding Standards）：

• 开发过程中遵循安全编码实践，以防止常见的编程错误导致的安全漏洞。

5、分离职责（Separation of Duties）：

• 将关键任务和权限分散给不同的人员或团队，以减少滥用权限和内部威胁的风险。

四、应对措施

1、数据保护

• 加密传输与存储
  • 对数据进行加密是保护数据安全的关键措施。
  • 传输加密通常使用SSL/TLS等协议来确保数据在网络中传输过程中不被截获或篡改。
  • 存储加密则确保数据在磁盘或其他存储介质上时，即使被未授权访问也无法被解读。
• 数据备份与恢复策略
  • 定期备份数据并确保备份的完整性和可用性，以便在数据丢失或损坏时能够迅速恢复。恢复策略应包括备份频率、存储位置和恢复流程的详细规划。

2、 身份与访问管理

• 多因素认证
  • 除了用户名和密码之外，多因素认证（MFA）要求用户提供额外的验证因素，如短信验证码、生物识别信息或硬件令牌，以增强安全性。
• 基于角色的访问控制（RBAC）
  • 通过定义角色并将权限分配给这些角色，而不是直接分配给单个用户，可以更容易地管理和审计权限，确保用户只能访问其角色所需的资源。
• 权限审计与管理
  • 定期审计用户权限，确保权限的正确性和最小化。当用户的角色发生变化时，及时更新其权限，避免权限滥用。

3、网络安全

• 防火墙与入侵检测系统（IDS）
  • 防火墙用于控制进出网络的流量，阻止未授权的访问。入侵检测系统监控网络活动，检测潜在的恶意行为或违规操作。
• 安全信息和事件管理（SIEM）
  • SIEM解决方案集中收集、分析和存储安全相关的事件信息，帮助组织检测、理解和响应安全威胁。
• 安全网络架构
  • 设计网络架构时，应采用分层和隔离的方法，如使用子网、虚拟私有网络（VPN）和DMZ（非军事区），以减少攻击面并提高安全性。

4、应用程序安全

• 安全开发生命周期（SDLC）
  • 在整个软件开发生命周期中，从需求分析到设计、编码、测试和部署，都应该将安全考虑纳入其中，以确保软件的安全性。
• 代码审查与静态分析
  • 通过人工和自动工具对代码进行审查，可以发现潜在的安全漏洞。静态分析工具可以在不运行代码的情况下检测安全问题。
• 依赖项和第三方组件管理
  • 管理和审计使用的第三方库和组件，确保它们是最新的，并且没有已知的安全漏洞。

5、物理安全措施

• 访问控制系统
  • 使用门禁卡、生物识别系统等物理访问控制措施，确保只有授权人员能够进入敏感区域。
• 监控与报警系统
  • 通过摄像头监控和入侵检测系统，可以对未授权的物理访问进行实时监控和报警。

6、应急响应计划

• 安全事件响应流程
  • 建立和练习安全事件响应流程，确保在发生安全事件时能够迅速、有效地应对。
• 漏洞管理与补丁策略
  • 定期扫描系统漏洞，并制定补丁管理策略，以确保所有系统和软件都及时打上最新的安全补丁。