ما المقصود بدورة حياة تطوير البرمجيات الآمنة؟

تقليديًا، يتَّبع تطوير البرمجيات مسارًا خطيًا: التخطيط، البرمجة، الاختبار، النشر. على مدى عقود، كان يتم إدخال الأمان في العملية فقط خلال مرحلة الاختبار - بعد كتابة آلاف الأسطر من الكود.

تتحدى دورة حياة تطوير البرمجيات الآمنة (SSDLC) هذا النهج التقليدي من خلال دمج الأمان في جميع مراحل دورة حياة تطوير البرمجيات (SDLC) منذ اليوم الأول. غالبًا ما يتم تنظيم دورة حياة تطوير البرمجيات الآمنة (SSDLC) في تسع مراحل: المتطلبات، التحليل، التخطيط، التصميم، التطوير، التوثيق، الاختبار، النشر، الصيانة.

تبدأ الفِرق بمناقشة اعتبارات الأمان جنبًا إلى جنب مع المتطلبات الوظيفية، بينما يكتب المطورون كودًا آمنًا باستخدام مدخلات موثوق بها ومعايير التوثيق. يتم إجراء الاختبارات بشكل مستمر، وليس فقط قبل الإصدار، غالبًا من خلال المراجعات المؤتمتة للكود.

يمكن أن يساعد نهج "الاختبار المبكر" -أي تقديم الأمان إلى مراحل مبكرة في عملية التطوير- على تحويل طريقة بناء البرمجيات داخل المؤسسات. بدلًا من السؤال "هل هذا آمن؟" خلال الاختبار، يسأل الفريق "كيف نجعل هذا آمنًا؟" قبل كتابة السطر الأول من الكود.

على سبيل المثال، لنفترض وجود تطبيق مصرفي. قد يكتشف التطوير التقليدي ثغرة حقن SQL أثناء اختبار ما قبل الإطلاق، ما يستلزم من المطورين إعادة كتابة تفاعلات قاعدة البيانات عبر مئات الملفات. مع SSDLC، من المرجح أن تكتشف الفِرق هذه الثغرة الأمنية في وقت أبكر؛ لأن فحوصات الأمان يتم إجراؤها طوال مراحل التصميم والبناء والاختبار.

تساعد البيانات الحديثة على توضيح سبب أهمية هذا النهج الاستباقي. وفقًا لدراسة حديثة حول أمن سلسلة التوريد، ارتفعت هجمات سلسلة توريد البرمجيات بنسبة 1300% خلال ثلاث سنوات فقط.¹

يمكن أن تساعد SSDLC على حماية المؤسسات من هذه الهجمات الإلكترونية وغيرها عن طريق اكتشاف الثغرات مبكرًا - عندما تكون الإصلاحات أبسط وأقل تكلفة. يمكنها أيضًا المساعدة في الحفاظ على الامتثال للأنظمة مثل اللائحة العامة لحماية البيانات (GDPR) وقانون إخضاع التأمين الصحي لقابلية النقل والمساءلة (HIPAA).

عادةً ما تكون هناك تسع مراحل لدورة حياة تطوير البرمجيات الآمنة (SSDLC)، والتي تتَّبع نموذج SDLC عن كثب، مع اختلاف أن كل مرحلة تتضمن أيضًا اعتبارات الأمان.

• المتطلبات
• التحليل
• التخطيط
• التصميم
• التطوير
• التوثيق
• الاختبار
• عملية النشر
• الصيانة

تعمل الفِرق على مناقشة قدرات البرمجيات النهائية، مع تحديد متطلبات الأمان جنبًا إلى جنب مع المتطلبات الوظيفية منذ اليوم الأول - على سبيل المثال، تنفيذ التشفير لحقول البيانات الحساسة وإنشاء ضوابط الوصول القائمة على الأدوار (RBAC). تشمل هذه المناقشة مراجعة المخاطر الأمنية المحتملة بالإضافة إلى متطلبات الامتثال مثل معايير حماية البيانات في اللائحة العامة لحماية البيانات (GDPR).

تعمل المؤسسات على قياس الثغرات الأمنية المحتملة ورسم خريطة لمشهد التهديدات، مع التخطيط لأسوأ السيناريوهات بدلًا من الافتراضات المثالية. على سبيل المثال، قد يعمل تطبيق رعاية صحية على تحليل مخاطر انتهاكات بيانات المرضى، وهجمات الفدية، والتهديدات الداخلية - مع التخطيط للاستجابة لكل منها.

تعمل فِرق الأمان والأطراف المعنية على تحديد الأدوار، وتوزيع الموارد، ووضع الحدود المقبولة استنادًا إلى التأثير المحتمل في الأعمال. تُتيح هذه المرحلة من التخطيط تحديد أولويات الثغرات الأمنية عالية المخاطر مع الالتزام بالمواعيد النهائية للتطوير. كما يُتيح لهم ذلك تخصيص ميزانية لأدوات الأمان والتدريب قبل بدء عملية البرمجة.

تشمل مرحلة التصميم نمذجة التهديدات - تحليل منهجي للثغرات الأمنية المحتملة في البنية المخطط لها. تساعد هذه الممارسة على ضمان دمج الأمان في تصميم النظام منذ البداية -من أفضل منصة إلى واجهة المستخدم المثالية- بدلًا من إضافته لاحقًا بتكلفة مرتفعة.

يطبِّق المطورون ممارسات البرمجة الآمنة استنادًا إلى معايير البرمجة الآمنة التي تحدِّدها مؤسسات مثل مشروع أمان تطبيقات الويب المفتوح (OWASP). قد تشمل هذه المعايير التحقق من جميع المدخلات، وتنفيذ تقنيات المصادقة، واستخدام استدعاءات واجهات برمجة التطبيقات الصحيحة، وفحص المستودعات، والتعامل مع الأخطاء بشكل آمن.

غالبًا ما يستخدم المطورون بيئات التطوير المتكاملة (IDEs) مع إضافات أمان للمساعدة على اكتشاف المشكلات في وقت أبكر.

تعمل الفِرق على تقييم تبعيات البرمجيات لتقليل المخاطر الأمنية، مع بدء اختبارات الأمان أثناء مرحلة التطوير. على سبيل المثال، تخضع وحدة معالجة المدفوعات لاختبارات الأمان أثناء بنائها، وليس بعد دمجها. 

تعمل الفِرق على توثيق ضوابط الأمان والعمليات الخاصة بها لأغراض التدقيق، وفحوصات الامتثال، والمراجعات الأمنية، ما يُتيح الاستجابة السريعة للحوادث وضمان الامتثال التنظيمي المستمر.

تجمع مرحلة الاختبار بين مراجعة الكود واختبارات الأمان، حيث تتحقق الفِرق من كلٍّ من الوظائف والأمان قبل النشر.

تشمل الاختبارات التحليل الثابت -مثل اختبار أمن التطبيقات الثابت (SAST)- لتحليل الكود المصدر دون تشغيل البرنامج، واختبار أمن التطبيقات الديناميكي (DAST) لاختبار التطبيقات أثناء التشغيل.

يمكن أن تشمل الاختبارات المتقدمة القراصنة الأخلاقيين لتحدي الكود، واختبارات الاختراق للتحقق من أمن البيانات، ومحاكاة لاختبار استدعاءات واجهات برمجة التطبيقات. يمكن أيضًا تشغيل تحليل تكوين البرمجيات (SCA) بشكل متزامن للمساعدة على تحديد تبعيات المصادر المفتوحة المعرضة للثغرات الأمنية ومشكلات الترخيص.

تعمل الفِرق على تأمين بيئة النشر -الخوادم والإعدادات والبرمجيات الوسيطة- قبل إطلاق البرمجيات. يساعد ذلك على منع إدخال الثغرات الأمنية من خلال البنية التحتية التي تم تكوينها بشكل غير صحيح.

تجمع العديد من الفِرق أيضًا بيانات القياس عن بُعد -المقاييس، والسجلات، والتتبعات- لمراقبة كيفية تصرُّف الكود في البيئات الحقيقية. يُعَد OpenTelemetry (OTel) مشروعًا مفتوح المصدر من Cloud Native Computing Foundation (CNCF) يمكِّن من جمع ونقل المقاييس والسجلات والتتبعات بطريقة محايدة من حيث المورِّدين، ما يساعد على ضمان إشارات متسقة عبر الخدمات والمسارات والبيئات.

يمكن أن تساعد المراقبة المستمرة على اكتشاف التهديدات والثغرات الأمنية مبكرًا، ما يُتيح إصلاحها بسرعة طوال دورة حياة البرمجيات. قد تكون هذه المرحلة بالغة الأهمية في منع الاستغلالات دون انتظار والاستجابة للثغرات الأمنية التي تم اكتشافها حديثًا.

عادةً ما تبدأ المؤسسات دورة حياة تطوير البرمجيات الآمنة باستخدام أطر عمل معتمدة: منهجيات شاملة تتضمن معايير الأمان، وأفضل ممارسات الأمان، وأدوات تقييم المخاطر. تشمل بعض أطر العمل الأكثر شيوعًا:

يقدِّم المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتقنية (NIST) ممارسات ومعايير مدعومة من الحكومة ومتخصصة في التطوير الآمن، بما في ذلك إطار تطوير البرمجيات الآمنة، NIST SP 800-218.

يساعد هذا الإطار المؤسسات على وضع متطلبات الأمان الأساسية لجميع فِرق التطوير. مقارنةً بأطر العمل الأخرى، يوفر هذا الإطار معايير اتحادية أكثر تحديدًا، ما يجعله غالبًا الخيار الأمثل لمقاولي الحكومة والصناعات الخاضعة للتنظيم. غالبًا ما يتعين على المؤسسات التي تتعامل مع الوكالات الفيدرالية الامتثال لمعايير NIST كمتطلب تعاقدي.

يقدّم مشروع أمان تطبيقات الويب المفتوح (OWASP) إطار عمل مفتوحًا: نموذج نضج ضمان البرمجيات (SAMM).

يساعد OWASP SAMM المؤسسات على تقييم ممارسات أمن البرمجيات الحالية وبناء برامج تحسين تدريجية مصممة وفقًا لملفات المخاطر الخاصة بها. 

لهذا السبب، غالبًا ما يفضِّل هذا الإطار من قبل المؤسسات التي تسعى إلى نهج مرن قائم على النضج بدلًا من متطلبات الامتثال الصارمة. على سبيل المثال، يمكن لشركة ناشئة أن تبدأ بممارسات أمن أساسية في المجالات الحرجة مثل المصادقة، ثم تتوسع تدريجيًا إلى اختبارات أمن شاملة مع نمو الفريق وزيادة الميزانية.

توضِّح إرشادات OWASP لدمج الأمن في DevSecOps كيفية تنفيذ المسارات مع أدوات اختبار الأمن المدمجة: SAST، وDAST، وSCA (تحليل عناصر البرمجيات)، و IAST (اختبار أمن التطبيقات التفاعلي). اتِّباع هذا الدليل يمكن أن يسهِّل دمج اختبارات الأمن في مسارات التكامل المستمر والتسليم المستمر (CI/CD) الحالية دون التأثير في مهام سير عمل التطوير.

نتيجةً لذلك، قد تميل المؤسسات التي تريد أتمتة الأمان دون إبطاء دورات الإصدار إلى اعتماد إرشادات OWASP DevSecOps - مثل شركات التكنولوجيا المالية التي تنشر التحديثات يوميًا مع الحفاظ على الامتثال لمعيار PCI DSS.

تعتمد العديد من المؤسسات على SSDLC من خلال ممارسات عمليات التطوير ونهج DevSecOps، التي تعمل على أتمتة اختبارات الأمان ودمجها في مسارات CI/CD - ما يؤدي إلى تسريع التطوير مع الحفاظ على معايير الأمان. باستخدام تقنيات DevSecOps، تصبح فِرق التطوير مسؤولة عن أمن التطبيقات بالإضافة إلى التصميم الآمن والبناء والتشغيل والصيانة. لتسريع التكرار وتجنُّب العوائق، غالبًا ما يستخدمون الأتمتة في اختبارات الأمن.

SLSA هو إطار عمل مجتمعي -اقترحته Google في البداية ويخضع الآن لإشراف OpenSSF- يهدف إلى حماية سلاسل توريد البرمجيات. 

وتساعد إرشاداته المؤسسات على منع التلاعب، والتحقق من سلامة القطع البرمجية، وأتمتة التحقق من عمليات البناء والاعتماديات. قد تعتمد المؤسسات التي تريد تعزيز أمن سلسلة التوريد وإثبات أصل البرمجيات على SLSA لإثبات أن برامجها لم تتعرض للتلاعب أثناء عملية البناء. على سبيل المثال، يحتاج بائع البرمجيات الذي يوزع تطبيقات المؤسسات إلى إثبات لعملائه أن الإصدارات أصلية ولم يتم التلاعب بها.

يمكن لنهج SSDLC أن يوفر للمؤسسات عدة فوائد حيوية. 

يساعد نهج "الاختبار المبكر في SSDLC المؤسسات على اكتشاف الثغرات الأمنية ومعالجتها عندما تكون غالبًا الأسهل والأقل تكلفة: أثناء التصميم والتطوير بدلًا من بعد النشر.

على سبيل المثال، قد يكشف استعراض مرحلة التصميم أن البنية المخطط لها ستعرض بيانات العملاء الحساسة عبر نقطة نهاية غير مؤمَّنة. اكتشاف هذه المشكلة مبكرًا يُتيح تصميم بنية أكثر أمانًا منذ البداية، ويساعد على تجنُّب الأضرار المحتملة نتيجة اختراق أمن البيانات والتكاليف الباهظة لإعادة تطبيق ضوابط الأمان.

يمكن للمؤسسات أيضًا خفض التكاليف في حال حدوث خرق أمني. وفقًا لتقرير تكلفة اختراق أمن البيانات، كان نهج DevSecOps (بما في ذلك SSDLC) العامل الأهم في تقليل تكاليف اختراقات أمن البيانات. شهدت المؤسسات التي اعتمدت هذا النهج انخفاضًا في تكاليف كل اختراق أمن بيانات بمقدار 227,192 دولارًا أمريكيًا.

يمكن لنهج SSDLC المساعدة على منع توقف النظام عن العمل من خلال اكتشاف مشكلات الأمان قبل النشر، ما قد يساعد على تجنُّب الإصلاحات الطارئة وتعزيز استقرار البرمجيات. يمكن أن يساهم نموذج التهديدات والمراجعات التفصيلية للكود في جميع المراحل أيضًا في تعزيز هذا الاستقرار.

يساعد SSDLC على حماية سلسلة توريد البرمجيات، التي تشمل جميع البنية التحتية والأشخاص الذين يتعاملون مع الكود من مرحلة التطوير مرورًا بمسارات CI/CD وحتى النشر. يجمع بين ممارسات إدارة المخاطر (مثل نمذجة التهديدات وفحص الاعتماديات) وضوابط الأمن الإلكتروني (مثل تقييد الوصول وتوقيع الكود) لمنع الثغرات الأمنية عبر دورة الحياة بأكملها.

على سبيل المثال، يمكن لنهج SSDLC مساعدة المؤسسات على تنفيذ قوائم مواد البرمجيات (SBOMs) لتتبُّع جميع العناصر والاعتماديات. يسهِّل هذا النهج اكتشاف الثغرات الأمنية وإصلاحها عند ظهورها في المكتبات الخارجية.

يساعد SSDLC المؤسسات في الحفاظ على الامتثال من خلال دمج ضوابط الأمان والتوثيق في كل مرحلة من مراحل التطوير. تُعَد هذه العملية أساسية للمؤسسات التي تحتاج إلى الالتزام باستمرار بمعايير الأمان الخاصة بالصناعة مثل اللائحة العامة لحماية البيانات (GDPR)، وقانون إخضاع التأمين الصحي لقابلية النقل والمساءلة (HIPAA) وقانون خصوصية المستهلك في كاليفورنيا (CCPA). يمكن للامتثال الأكثر موثوقية أن يساهم في تقليل المشكلات القانونية والغرامات المحتملة. 

عند تطبيق SSDLC، يجب على فِرق التطوير والتشغيل والأمن العمل معًا بشكل متكرر لإبراز وجهات نظر متعددة أثناء تطوير البرمجيات. يساعد هذا التعاون الضروري على تفكيك الحواجز بين الأقسام ومنع مشكلات الأمن التي قد تصبح مكلِّفة لاحقًا.

على الرغم من فوائده العديدة، قد تنشأ بعض التحديات عند اعتماد المؤسسات لنهج SSDLC. 

غالبًا ما ترى الأطراف المعنية التي تسعى إلى تسريع الوقت للوصول إلى السوق متطلبات الأمان كعوائق أمام سرعة التطوير،وقد تطلب أحيانًا تأجيل اختبارات الأمن إلى مراحل لاحقة. 

على الرغم من أن هذا النهج قد يسرِّع التطوير الأولي، فإنه غالبًا ما يؤدي إلى تأخيرات مكلِّفة عند ظهور الثغرات الأمنية بعد النشر.

على سبيل المثال، قد يؤدي تخطي نمذجة التهديدات أثناء التصميم إلى ترك مسارات هجوم حرجة مكشوفة. دون تحليل منهجي للتهديدات، قد تفوِّت الفِرق ثغرات أمنية في أنظمة التفويض، أو ضوابط الوصول إلى البيانات، أو تكاملات الخدمات الخارجية - وهي ثغرات أمنية تصبح أكثر تكلفة بكثير للإصلاح في بيئة الإنتاج.

مع استمرار تطور مشهد التهديدات، يجب على فِرق التطوير الحفاظ على معرفة أمنية حديثة. قد تحتاج المؤسسات التي تفتقر إلى خبراء أمن مخصصين إلى مزيد من التدريب أو توظيف متخصصين أو الاستعانة بمستشارين خارجيين لتنفيذ SSDLC بفاعلية.

على سبيل المثال، قد لا يعرف المطورون الجُدُد في البرمجة الآمنة متى يستخدمون أدوات التحليل الثابت أو كيف يفسِّرون نتائجها. ودون التدريب المناسب، قد تُشير هذه الأدوات إلى ثغرات أمنية حرجة تبقى دون معالجة، أو تُنتج إيجابيات زائفة تضيِّع وقت التطوير. حتى المطورون ذوو الخبرة غالبًا ما يحتاجون إلى التعليم المستمر للبقاء على اطِّلاع بالتهديدات الناشئة وممارسات الأمن الحديثة.

قد تتطلب البنى البرمجية المعقدة ذات عمليات التكامل المتعددة أحيانًا أدوات وعمليات أمن متقدمة، ما قد يزيد من وقت التطوير والتكاليف. على سبيل المثال، قد يؤدي دمج أجهزة إنترنت الأشياء التي تستخدم تنسيقات بيانات وبروتوكولات اتصال مختلفة إلى وجود أسطح هجوم جديدة يجب على الفِرق تأمينها.

ضَع في اعتبارك تنفيذ واجهة برمجة تطبيقات التشفير، حيث يجب أن تعمل الواجهة بأدنى امتيازات وصول ممكنة مع دعم حالات استخدام متنوعة. قد تحتاج بعض الخدمات إلى قدرات تشفير دون حقوق فك التشفير. قد تتطلب هذه العملية تخطيطًا دقيقًا لضوابط الوصول والمصادقة وأمن طبقة النقل (TLS)، ما يضيف تعقيدًا عند كل نقطة تكامل يجب على الفِرق التعامل معها دون الإخلال بالأمان أو الوظائف.