Tantárgy » BMEVIHIAV33
Biztonságos szoftverfejlesztés
Secure Software Development
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
—
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
Biztonságos szoftverfejlesztés
Secure Software Development
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIHIAV33 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | vizsga | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 4 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
DR. Buttyán Levente
beosztás: egyetemi tanár
elérhetőség:
buttyan.levente@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
—
|
||||||||||||
| Kar | |||||||||||||
| Tantárgy weboldala | — | ||||||||||||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | — | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
Tantárgyprogram
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.
Tanulmányi eredmények
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Képességek
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Attitűd
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Autonómia és felelősség
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Oktatási módszertan
Előadás és laboratórium.
Tanulástámogató anyagok
Online források
Előadások anyaga on-line elérhető, minden témakörhöz külön irodalomjegyzékkel ellátva.
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
C, C++, Java és .Net alapszintű ismerete
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
C, C++, Java és .Net alapszintű ismerete
Általános szabályok
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.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya
Nincs megadva részarány.
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Vizsgarészek részaránya
Nincs megadva részarány.
Érdemjegy megállapítása
Nincs megadva érdemjegy határ.
Jelenléti és részvételi követelmények
Nincs megadva jelenléti követelmény.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
Nincs megadva.
Rövid leírás
Nincs megadva.
Részletes leírás
Nincs megadva.
Ajánlott tantárgyak
Kötelező: Szoftver laboratórium 3
Ajánlott: Mobil és webes rendszerek vagy Android alapú szoftverfejlesztés, Számítógép-biztonság
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Nincs megadva munkaidő bontás.
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.