Subject » BMEVIHIAV33
Secure Software Development
Biztonságos szoftverfejlesztés
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
—
Hatályosság vége:
—
| Subject name (Hungarian, English) |
Biztonságos szoftverfejlesztés
Secure Software Development
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Subject code | BMEVIHIAV33 | ||||||||||||
| Subject type | — | ||||||||||||
| Training Level | — | ||||||||||||
| Course types and hours (weekly/semester) |
|
||||||||||||
| Assessment type | vizsga | ||||||||||||
| Credits | 4 | ||||||||||||
| Subject coordinator |
DR. Buttyán Levente
position: egyetemi tanár
contact:
buttyan.levente@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Responsible department |
—
|
||||||||||||
| Faculty | |||||||||||||
| Subject website | — | ||||||||||||
| Primary curriculum type | — | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Strong prerequisite | none | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Weak prerequisite | none | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Parallel prerequisite | none | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Milestone prerequisite | none | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Exclusion | none |
Objectives
Programme
1. hét: Motiváció és bevezetés példákon keresztül
Klasszikus példák bemutatása a szoftver implementációs hibák okozta problémákról. Buffer overflow támadás az Internet fénykorából, a Slammer worm esete. A Heartbleed támadás bemutatása. Debian OpenSSL véletlenszám generálásból adódó biztonsági katasztrófa. Távoli autó feltörés hacker módszerekkel.
2. hét: Magas-szintű nyelvek (Managed languages) – támadási példák
Input validációs hibák kihasználásának bemutatása, környezei változók rosszindulatú megváltoztatásának lehetőségei. Parancssori argumentumok ellenőrzésének szabályai és ezek hiányából fakadó támadások. Integer overflow problémák.
3. hét: Magas-szintű nyelvek (Managed languages) – támadási példák
Mobil rendszerek sérülékenységének bemutatása. Fuzzing módszer használata kártékony bemeneti paraméterek előállítására. Szerializáció és az abból adódó problémák.
4. hét: Magas-szintű nyelvek (Managed languages) – védekezési módszerek
Code Review folyamat Microsoft Team Foundation környezetben, a TFS jogosultsági rendszere, automatikus bemenő adat generálás, Z3, TPT és fuzzing alapú keretrendszerek áttekintése, többszálú programok tesztelése, a PEX és CHESS rendszerek bemutatása. A Java környezet code review folyamatainak bemutatása, az IDEA környezetben. Verziókezelők, pl GIT jogosultságkezelési rendszere rendszere, kódvisszafejtés elleni védelem, obfuszkációs szintek. Kivételek kezelése obfuszkált kód esetén. A felsoroltakon kívül gyakorlati példákat mutatunk több fejlesztőeszköz és keretrendszer képességeire biztonságos programozás szempontjából.
5. hét: Webes alkalmazások elleni támadások
Webes sérülékenységek bemutatása a legfrissebb statisztikák (pl. OWASP top 10 listája) alapján példákkal illusztrálva. Injection támadások, Cross-site scripting (XSS), Cross-site request forgery (CSRF), Hitelesítés és azonosítás gyengeségei, Hibás biztonsági beállítások bemutatása példákkal.
6. hét: Szkriptnyelvek használatának tipikus biztonsági hibái
Script nyelvek sérülékenységei. Gyengén típusos nyelvek problémáinak kihasználása. Tipikus hibák python nyelv használata során. A Javascript programozási nyelvben elkövetett hibák kihasználása.
7.hét: Biztonságos webes alkalmazások készítése
Bemutatásra kerülnek a népszerű backend technológiák (Java, .NET, Node.JS) kiemelve a biztonságos megoldások támogatását. Ismertetésre kerülnek olyan technológiák, mint a biztonságos authentikáció és authorizáció a single sign-on, illetve a captcha kezelés és a botok felderítésének módja. Kitérünk a multi-factor authentication, SMS/email confirmation kérdéskörökre is. Elemezzük a jogosultsági szintek kialakításának módszerét és a hozzáférés vezérlés legjobb gyakorlatait. Emellett természetesen a HTTPS alapú biztonságos kapcsolat kialakítás és a man-in-the-middle jellegű támadások kikerülése is az anyag részét képezi. A HTTP fejléc biztonsági lehetőségeinek áttekintése.
8. hét: Rendszerközeli programozási nyelvekben elkövetett hibák kihasználása
Sorba vesszük a manapság divatos támadási technikákat a rendszerközeli programozási nyelvek ellen (C, C++). Helytelen memóriakezelésből adódó hibák kihasználása. Túlcsordulásos támadások bemutatása stack és heap ellen.
9. hét: Rendszerközeli programozási nyelvekben elkövetett tipikus hibák kihasználása
Elsőkörös támadások elleni védelmek (stack canary, DEP/NX, ASLR) megkerülése. Kódbeszúrás nélküli támadások, return-to-libc és return-oriented programming (ROP).
10-11.hét: Biztonságos programozás és rendszertervezés desktop és mobil környezetben
Mobil alkalmazások futási környezete, sandbox elv, natív kódrészek biztonságos használata, buffer overflow hibák és hibás memóriahasználat keresésére alkalmas toolok, a kód fuzzing alapú tesztelése mint általános eszköz. Módszertanok hibák elkerülésérére különböző nyelveken (pl. C). Reflection használata és az azzal kapcsolatos biztonsági kérdések mobil környezetben. Biztonságos kommunikáció tervezés, azonosítási kérdések (pl. SQRL – Secure Quick Reliable Login) és adatkezelés mobil környezetben, védelem fenntartása continuous integration alkalmazása esetén, személyes adatok védelme, kód visszafejtés és kódvédelem.
12. hét: Rendszertervezési és protokolltervezési hibákból adódó támadások
Bemutatásra kerülnek a tipikus API szintű hibák, pl. webbolt API elleni támadás. Hijacking támadások, session hijacking és click hijacking támadások bemutatása. Cookie biztonsági problémák.
13. hét: Kriptográfiai protokollok biztonsági kérdései
Tipikus hibák bemutatása a véletlenszámgenerálás folyamata ellen. Kriptográfiai könyvtárak alkalmazásának tipikus hibái. Néhány TLS protokoll elleni támadás bemutatása. OpenSSL könyvtárak helytelen használatából adódó biztonsági problémák.
14. hét: State-of-the-art: Biztonságos programozási nyelvek
Összefoglaljuk a különböző programnyelvek biztonsági alapelveit az alacsony szintű nyelvektől egészen a legújabb szkriptnyelvekig. Külön tárgyaljuk a state-of-the-art programozási nyelvekben (Go, Rust) bevezetett technikákat a biztonság és megbízhatóság növelésére.
Klasszikus példák bemutatása a szoftver implementációs hibák okozta problémákról. Buffer overflow támadás az Internet fénykorából, a Slammer worm esete. A Heartbleed támadás bemutatása. Debian OpenSSL véletlenszám generálásból adódó biztonsági katasztrófa. Távoli autó feltörés hacker módszerekkel.
2. hét: Magas-szintű nyelvek (Managed languages) – támadási példák
Input validációs hibák kihasználásának bemutatása, környezei változók rosszindulatú megváltoztatásának lehetőségei. Parancssori argumentumok ellenőrzésének szabályai és ezek hiányából fakadó támadások. Integer overflow problémák.
3. hét: Magas-szintű nyelvek (Managed languages) – támadási példák
Mobil rendszerek sérülékenységének bemutatása. Fuzzing módszer használata kártékony bemeneti paraméterek előállítására. Szerializáció és az abból adódó problémák.
4. hét: Magas-szintű nyelvek (Managed languages) – védekezési módszerek
Code Review folyamat Microsoft Team Foundation környezetben, a TFS jogosultsági rendszere, automatikus bemenő adat generálás, Z3, TPT és fuzzing alapú keretrendszerek áttekintése, többszálú programok tesztelése, a PEX és CHESS rendszerek bemutatása. A Java környezet code review folyamatainak bemutatása, az IDEA környezetben. Verziókezelők, pl GIT jogosultságkezelési rendszere rendszere, kódvisszafejtés elleni védelem, obfuszkációs szintek. Kivételek kezelése obfuszkált kód esetén. A felsoroltakon kívül gyakorlati példákat mutatunk több fejlesztőeszköz és keretrendszer képességeire biztonságos programozás szempontjából.
5. hét: Webes alkalmazások elleni támadások
Webes sérülékenységek bemutatása a legfrissebb statisztikák (pl. OWASP top 10 listája) alapján példákkal illusztrálva. Injection támadások, Cross-site scripting (XSS), Cross-site request forgery (CSRF), Hitelesítés és azonosítás gyengeségei, Hibás biztonsági beállítások bemutatása példákkal.
6. hét: Szkriptnyelvek használatának tipikus biztonsági hibái
Script nyelvek sérülékenységei. Gyengén típusos nyelvek problémáinak kihasználása. Tipikus hibák python nyelv használata során. A Javascript programozási nyelvben elkövetett hibák kihasználása.
7.hét: Biztonságos webes alkalmazások készítése
Bemutatásra kerülnek a népszerű backend technológiák (Java, .NET, Node.JS) kiemelve a biztonságos megoldások támogatását. Ismertetésre kerülnek olyan technológiák, mint a biztonságos authentikáció és authorizáció a single sign-on, illetve a captcha kezelés és a botok felderítésének módja. Kitérünk a multi-factor authentication, SMS/email confirmation kérdéskörökre is. Elemezzük a jogosultsági szintek kialakításának módszerét és a hozzáférés vezérlés legjobb gyakorlatait. Emellett természetesen a HTTPS alapú biztonságos kapcsolat kialakítás és a man-in-the-middle jellegű támadások kikerülése is az anyag részét képezi. A HTTP fejléc biztonsági lehetőségeinek áttekintése.
8. hét: Rendszerközeli programozási nyelvekben elkövetett hibák kihasználása
Sorba vesszük a manapság divatos támadási technikákat a rendszerközeli programozási nyelvek ellen (C, C++). Helytelen memóriakezelésből adódó hibák kihasználása. Túlcsordulásos támadások bemutatása stack és heap ellen.
9. hét: Rendszerközeli programozási nyelvekben elkövetett tipikus hibák kihasználása
Elsőkörös támadások elleni védelmek (stack canary, DEP/NX, ASLR) megkerülése. Kódbeszúrás nélküli támadások, return-to-libc és return-oriented programming (ROP).
10-11.hét: Biztonságos programozás és rendszertervezés desktop és mobil környezetben
Mobil alkalmazások futási környezete, sandbox elv, natív kódrészek biztonságos használata, buffer overflow hibák és hibás memóriahasználat keresésére alkalmas toolok, a kód fuzzing alapú tesztelése mint általános eszköz. Módszertanok hibák elkerülésérére különböző nyelveken (pl. C). Reflection használata és az azzal kapcsolatos biztonsági kérdések mobil környezetben. Biztonságos kommunikáció tervezés, azonosítási kérdések (pl. SQRL – Secure Quick Reliable Login) és adatkezelés mobil környezetben, védelem fenntartása continuous integration alkalmazása esetén, személyes adatok védelme, kód visszafejtés és kódvédelem.
12. hét: Rendszertervezési és protokolltervezési hibákból adódó támadások
Bemutatásra kerülnek a tipikus API szintű hibák, pl. webbolt API elleni támadás. Hijacking támadások, session hijacking és click hijacking támadások bemutatása. Cookie biztonsági problémák.
13. hét: Kriptográfiai protokollok biztonsági kérdései
Tipikus hibák bemutatása a véletlenszámgenerálás folyamata ellen. Kriptográfiai könyvtárak alkalmazásának tipikus hibái. Néhány TLS protokoll elleni támadás bemutatása. OpenSSL könyvtárak helytelen használatából adódó biztonsági problémák.
14. hét: State-of-the-art: Biztonságos programozási nyelvek
Összefoglaljuk a különböző programnyelvek biztonsági alapelveit az alacsony szintű nyelvektől egészen a legújabb szkriptnyelvekig. Külön tárgyaljuk a state-of-the-art programozási nyelvekben (Go, Rust) bevezetett technikákat a biztonság és megbízhatóság növelésére.
A tárgy célja, hogy a hallgatókkal megismertesse a szoftverfejlesztés során elkövethető hibákat és az azok elleni védekezési módszereket. A tárgy szembeállítja a programozási hibák kihasználásának módszereit (offensive security) az egyes hibák kiküszöbölésére alkalmas fejlesztési technikákkal és módszerekkel (defensive security). A tantárgy elvégzésével a hallgatók megtanulják elkerülni a szoftverfejlesztés során tipikus programozási hibákat és képessé válnak megbízható, biztonságos alkalmazások fejlesztésére.
Learning outcomes
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Knowledge
No learning outcomes recorded.
Skills
No learning outcomes recorded.
Attitudes
No learning outcomes recorded.
Autonomy and responsibility
No learning outcomes recorded.
Oktatási módszertan
Előadás és laboratórium.
Tanulástámogató anyagok
Not provided.
Recommended preliminary knowledge for completing the subject
Knowledge type competencies
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
C, C++, Java és .Net alapszintű ismerete
Skill type competencies
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Recommended (non-compulsory) preliminary competencies
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
C, C++, Java és .Net alapszintű ismerete
General rules
Követelmények:
A szorgalmi időszakban:
A félév során a 14 alkalomból 9 legjobb érdemjegyű (legalább elégséges
értékelésű) laboratóriumi mérés összesített eredménye adja a félévvégi jegy
50%-át.
A vizsgaidőszakban:
Írásbeli vizsga, amely a másik 50%-át teszi ki a félévvégi jegynek. Az írásbeli
vizsgát külön is teljesíteni kell legalább elégséges szintre.
Pótlási lehetőségek:
Laboratóriumi mérés sem hiányzás, sem sikertelenség miatt nem pótolható.
Assessment methods
In-term assessments
No detailed assessments provided.
Weight of in-term assessments
No weights provided.
Exam-period assessments
No detailed assessments provided.
Weight of exam elements
No weights provided.
Grade calculation
No grade thresholds provided.
Attendance requirements
No attendance requirements provided.
Rules for retake and resubmission
Not provided.
Short description
Not provided.
Detailed description
Not provided.
Recommended courses
Kötelező: Szoftver laboratórium 3
Ajánlott: Mobil és webes rendszerek vagy Android alapú szoftverfejlesztés, Számítógép-biztonság
Workload to complete the subject
No workload breakdown provided.
Validity of subject requirements
Requirements valid from:
—
Requirements valid until:
—
Curriculum placement
No curriculum placements recorded for this subject version.