Security design patterns in software engineering

TỔNG QUAN VỀ MẪU THIẾT KẾ PHẦN MỀM

Khái niệm, lịch sử hình thành các mẫu thiết kế phần mềm

1.1.1 Khái niệm mẫu thiết kế phần mềm

Design Patterns là những mẫu thiết kế phổ biến mà lập trình viên thường áp dụng Mỗi mẫu cung cấp giải pháp hiệu quả cho các tình huống cụ thể, giúp giảm thiểu rủi ro, tiết kiệm thời gian và công sức trong quá trình phát triển phần mềm Việc sử dụng design patterns là một lựa chọn thông minh cho các lập trình viên.

Một mẫu thiết kế là cặp (vấn đề, lời giải) có thể áp dụng trong nhiều ngữ cảnh khác nhau Mỗi mẫu bao gồm các phần như tên, nội dung, vấn đề, và lời giải, với yêu cầu là phải đủ tổng quát để sử dụng trong nhiều tình huống Ngoài ra, mẫu thiết kế cũng cần nêu rõ các hệ quả mang lại và cung cấp ví dụ áp dụng cụ thể.

Design patterns là bộ giải pháp cho những vấn đề thường gặp trong thiết kế hệ thống máy tính Chúng được công nhận là tài liệu quý giá, giúp các nhà phát triển áp dụng hiệu quả để giải quyết các tình huống tương tự.

Việc sử dụng các mẫu trong thiết kế và phân tích hướng đối tượng không chỉ nhằm tối ưu hóa khả năng sử dụng các thành phần và thư viện lớp, mà còn để đạt được sự tái sử dụng các giải pháp cho những vấn đề thường gặp Christopher Alexander đã nhấn mạnh rằng mỗi mẫu mô tả một vấn đề lặp đi lặp lại trong môi trường và cốt lõi của giải pháp cho vấn đề đó Điều này cho phép chúng ta áp dụng những giải pháp đã được kiểm chứng hàng triệu lần mà không bao giờ lặp lại một cách chính xác.

1.1.2 Lịch sử hình thành các mẫu thiết kế phần mềm Ý tưởng dùng mẫu xuất phát từ ngành kiến trúc[2], Alexander, Ishikawa, Silverstein, Jacobson, Fiksdahl-King và Angel (1977) lần đầu tiên đưa ra ý tưởng dùng các mẫu chuẩn trong thiết kế xây dựng và truyền thông Họ đã xác định và lập dữ liệu các mẫu có liên quan để có thể dùng để giải quyết các vấn đề thường xảy ra trong thiết kế các cao ốc Mỗi mẫu này là một cách thiết kế, chúng đã được phát triển hàng trăm năm như là các giải pháp cho các vấn đề mà người ta làm trong lĩnh vực xây dựng thường gặp Các giải pháp tốt nhất có được ngày hôm nay là qua một quá trình sàng lọc tự nhiên Mặc dù ngành công nghệ phần mềm không có lịch sử phát triển lâu dài như ngành kiến trúc, xây dựng nhưng công nghệ phần mềm là một ngành công nghiệp tiên tiến, tiếp thu tất cả những gì tốt đẹp nhất từ các ngành khác Mẫu được xem là giải pháp tốt để giải quyết vấn đề xây dựng hệ thống phần mềm Mẫu được xem là đạt chuẩn về an toàn để có thể áp dụng vào các hệ thống một cách đúng đắn.

Vào đầu những năm 1990, thiết kế mẫu được thảo luận tại các hội thảo, dẫn đến việc xây dựng danh sách và dữ liệu về các mẫu Người tham gia nhận ra cần có cấu trúc ở mức cao hơn để tổ chức các lớp, vì việc sử dụng kỹ thuật hướng đối tượng độc lập không cải thiện đáng kể chất lượng và hiệu quả phát triển phần mềm Mẫu được coi là phương pháp tổ chức phát triển hướng đối tượng, giúp đóng gói kinh nghiệm của các chuyên gia trước đó và rất hiệu quả trong thực hành.

In 1994, the PloP (Pattern Language of Programming Design) conference was held, coinciding with the publication of the book "Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software" by Gamma, Johnson, Helm, and Vlissides This pivotal work highlighted the emerging influence of design patterns on software development, marking a significant moment in the evolution of programming practices.

Design pattern, được giới thiệu bởi Gang of Four (GoF) vào năm 1995, đã cách mạng hóa lĩnh vực phát triển phần mềm Nó được định nghĩa là một cặp vấn đề và giải pháp cho các bài toán thiết kế lặp đi lặp lại trong một ngữ cảnh cụ thể Một design pattern có bốn đặc trưng cơ bản: problem, context, solution và consequences, giúp cấu trúc hóa tài liệu mô tả Sức mạnh của design pattern nằm ở việc nó kết tinh tri thức và kinh nghiệm của các chuyên gia, cho phép người dùng không chỉ áp dụng pattern mà còn tận dụng kinh nghiệm quý báu Việc phổ biến design pattern cũng tạo ra một ngôn ngữ chung trong thiết kế, thuận lợi cho việc trao đổi giữa các chuyên gia Kể từ khi ra đời, design pattern đã truyền cảm hứng cho nhiều tác giả khác, dẫn đến sự phát triển của các khái niệm như analysis patterns, specification patterns và security patterns.

Năm 2000, Evitts đã tổng kết về cách các mẫu xâm nhập vào thế giới phần mềm, chủ yếu thông qua sách của ông, mà chỉ đề cập đến các mẫu có thể sử dụng trong UML mà chưa đưa ra khái niệm tổng quát về thiết kế mẫu Ông công nhận Kent Beck và Ward Cunningham là những người phát triển những mẫu đầu tiên với SmallTalk, được báo cáo tại hội nghị OOPSLA’87 Hai nhà phát triển này đã tìm ra năm mẫu trong việc kết hợp người dùng với hệ thống mà họ thiết kế, và năm mẫu này đều được áp dụng để thiết kế giao diện người dùng trong môi trường Windows.

Phân loại các mẫu thiết kế phần mềm

Hiện nay, Design pattern được chia thành 3 loại chính[3]:

 Mẫu thiết kế khởi tạo (Creational Pattern): Factory Method, Abstract

Các Design pattern như Factory, Builder, Prototype và Singleton cung cấp giải pháp hiệu quả cho việc tạo ra các đối tượng, đồng thời ẩn giấu logic tạo ra chúng Thay vì sử dụng phương thức new để khởi tạo đối tượng trực tiếp, việc áp dụng các pattern này giúp chương trình linh hoạt hơn trong việc quyết định loại đối tượng nào cần được tạo ra trong từng tình huống cụ thể.

 Mẫu thiết kế cấu trúc (Structural Pattern): Adapter, Bridge, Composite,

Decorator, Facade, Flyweight, and Proxy are design patterns that focus on classes and object components They are utilized to establish and define relationships between objects.

 Mẫu thiết kế hành vi ( Behavioral Pattern): Interpreter, Template Method,

The Chain of Responsibility, Command, Iterator, Mediator, Memento, Observer, State, Strategy, and Visitor patterns are essential design patterns that facilitate object behavior and communication among various objects These patterns enhance the efficiency and organization of code by promoting loose coupling and improving maintainability in software development.

Bảng 1.1: Bảng thống kê các mẫu thiết kế

Mẫu khởi tạo (Creational Pattern)

Cung cấp một giao diện cho việc tạo ra các đối tượng có mối liên hệ với nhau mà không cần quy định hay xác định lớp cụ thể cho từng đối tượng.

Tần suất sử dụng: cao

Builder tách rời quá trình xây dựng một đối tượng phức tạp khỏi cách biểu diễn của nó, cho phép cùng một quy trình xây dựng tạo ra các biểu diễn khác nhau.

Tần suất sử dụng: trung bình thấp

Phương pháp Factory Method định nghĩa một giao diện để tạo ra đối tượng, cho phép lớp con quyết định lớp nào sẽ được sử dụng trong quá trình khởi tạo Điều này giúp lớp chuyển giao trách nhiệm khởi tạo đối tượng cho các lớp con, mang lại tính linh hoạt và khả năng mở rộng cho ứng dụng.

4 Prototype Quy định loại của các đối tượng cần tạo bằng cách dùng một đối tượng mẫu, tạo mới nhờ vào sao chép đối tượng mẫu này.

Tần suất sử dụng: trung bình

5 Singleton Đảm bảo 1 class chỉ có 1 instance và cung cấp 1 điểm truy xuất toàn cục đến nó.

Tần suất sử dụng: cao trung bình

Mẫu thiết kế cấu trúc (Structural Pattern)

6 Adapter Do vấn đề tương thích, thay đổi interface của một lớp thành một interface khác phù hợp với yêu cầu người sử dụng lớp.

7 Bridge tách rời ngữ nghĩa của một vấn đề khỏi việc cài đặt, nhằm mục đích cho phép cả hai bộ phận (ngữ nghĩa và cài đặt) thay đổi độc lập với nhau.

8 Composite Tổ chức các đối tượng theo cấu trúc phân cấp dạng cây.

Tất cả các đối tượng trong cấu trúc được thao tác theo một cách thuần nhất như nhau.

Tạo ra mối quan hệ thứ bậc bao gộp giữa các đối tượng giúp cho client có thể xem xét các đối tượng bao gộp và bị bao gộp một cách đồng nhất Điều này nâng cao khả năng tổng quát hóa trong mã nguồn của client, từ đó dễ dàng phát triển, nâng cấp và bảo trì hệ thống.

9 Decorator Gán thêm trách nhiệm cho đối tượng (mở rộng chức năng) vào lúc chạy (dynamically).

Facade cung cấp một giao diện đồng nhất cho một tập hợp các giao diện trong một hệ thống con, giúp định nghĩa một giao diện cao hơn để tăng tính dễ sử dụng cho hệ thống con.

11 Flyweight Sử dụng việc chia sẻ để thao tác hiệu quả trên một số lượng lớn đối tượng “cỡ nhỏ” (chẳng hạn paragraph, dòng, cột, ký tự…).

Tần suất sử dụng: thấp

Proxy là một đối tượng đại diện cho một đối tượng khác, giúp hỗ trợ hoặc kiểm soát quá trình truy xuất đối tượng đó Đối tượng thay thế này được gọi là proxy.

Mẫu thiết kế hành vi (Behavioral Pattern)

Khắc phục vấn đề ghép cặp giữa bộ gửi và bộ nhận thông điệp bằng cách kết nối các đối tượng nhận thành một chuỗi, cho phép thông điệp được chuyển dọc theo chuỗi này cho đến khi tìm được đối tượng xử lý Điều này giúp tránh sự gắn kết cứng giữa phần tử gửi request và phần tử nhận, đồng thời tạo cơ hội cho nhiều đối tượng xử lý request Việc liên kết các đối tượng nhận thành một dây chuyền và "pass" request qua từng đối tượng xử lý sẽ giúp nâng cao tính linh hoạt và hiệu quả trong việc xử lý thông điệp.

14 Command là một mẫu thiết kế trong đó mỗi yêu cầu được bao bọc trong một đối tượng Các yêu cầu này được lưu trữ và gửi đi như những đối tượng, cho phép chương trình nhận yêu cầu có thể thực hiện các thao tác như sắp xếp, ghi log, hoặc hoàn tác một cách dễ dàng Việc đóng gói yêu cầu vào trong một Object giúp tối ưu hóa quá trình xử lý và quản lý các thao tác trong ứng dụng.

15 Interpreter Hỗ trợ việc định nghĩa biểu diễn văn phạm và bộ thông dịch cho một ngôn ngữ.

16 Iterator Truy xuất các phần tử của đối tượng dạng tập hợp tuần tự (list, array, …) mà không phụ thuộc vào biểu diễn bên trong của các phần tử

17 Mediator Định nghĩa một đối tượng để bao bọc việc giao tiếp giữa một số đối tượng với nhau.

18 Memento Hiệu chỉnh và trả lại như cũ trạng thái bên trong của đối tượng mà vẫn không vi phạm việc bao bọc dữ liệu.

Observer là một mẫu thiết kế mô hình cho phép định nghĩa mối quan hệ phụ thuộc một - nhiều giữa các đối tượng Khi trạng thái của một đối tượng thay đổi, tất cả các đối tượng phụ thuộc sẽ tự động cập nhật theo Mô hình này giúp duy trì tính nhất quán và đồng bộ trong các ứng dụng, đặc biệt là trong các hệ thống có nhiều thành phần tương tác.

Trong 20 trạng thái cho phép, một đối tượng có khả năng thay đổi hành vi khi trạng thái bên trong của nó thay đổi, tạo cảm giác như lớp của đối tượng cũng biến đổi.

Chiến lược bao bọc các thuật toán bằng các lớp đối tượng cho phép thuật toán thay đổi độc lập với chương trình sử dụng Điều này cung cấp cho khách hàng một tập hợp các giải thuật, giúp họ linh hoạt lựa chọn giải thuật cụ thể khi cần thiết.

Vai trò, lợi ích của các mẫu thiết kế phần mềm

1.3.1 Vai trò của các mẫu thiết kế phần mềm

Mô hình thiết kế hệ thống phần mềm cuối cùng được hình thành từ việc áp dụng các mẫu thiết kế, giúp chuyển hóa chính xác yêu cầu của khách hàng Điều này tạo nền tảng vững chắc cho việc triển khai chương trình phần mềm.

Mẫu thiết kế là công cụ giao tiếp giữa các nhóm cùng tham gia phát triển sản phẩm, quản lý rủi ro, đạt được phần mềm hiệu quả.

Design pattern không chỉ là tài liệu quan trọng cho việc bảo trì hệ thống mà còn đảm bảo tính tin cậy của nó Thiếu thiết kế, hệ thống dễ gặp rủi ro và có nguy cơ thất bại cao Một thiết kế tốt chính là yếu tố then chốt giúp phần mềm hoạt động hiệu quả.

1.3.2 Lợi ích của các mẫu thiết kế phần mềm

Design pattern là công cụ hữu ích giúp tăng tốc độ phát triển phần mềm thông qua việc cung cấp các mô hình test và phát triển đã được kiểm nghiệm Thiết kế phần mềm hiệu quả cần xem xét các vấn đề có thể phát sinh trong quá trình thực hiện Việc sử dụng lại các design pattern không chỉ giúp giảm thiểu các lỗi tiềm ẩn mà còn làm cho mã nguồn trở nên dễ đọc và bảo trì hơn.

Thông thường, chúng ta chỉ sử dụng một kỹ thuật thiết kế cụ thể để giải quyết từng bài toán riêng lẻ, nhưng những kỹ thuật này thường khó áp dụng cho các vấn đề rộng hơn Các mẫu thiết kế (design pattern) cung cấp giải pháp tổng quát, giúp giải quyết nhiều vấn đề khác nhau trong lĩnh vực thiết kế.

The system of design patterns comprises 23 established patterns outlined in the book "Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software." These patterns are comprehensive and optimized for effectively addressing various challenges in software analysis, design, and development today.

CÁC MẪU THIẾT KẾ PHẦN MỀM AN TOÀN

Quản lý định danh

Mục đích của bài viết này là cung cấp gợi ý về quản lý, thiết kế, tạo và sử dụng mật khẩu, phục vụ cho ba nhóm người dùng: quản trị viên, kỹ sư và người dùng Bài viết hướng dẫn các kỹ sư cách thực hiện và bảo vệ mật khẩu trong các dự án thương mại, đồng thời cung cấp cho quản trị viên những nguyên tắc và giới hạn cần thiết để thiết kế và sử dụng mật khẩu hiệu quả trong môi trường làm việc khác nhau, như quản lý và vận hành các cơ chế mật khẩu.

Cuối cùng, bài viết cung cấp cho người dùng cuối nhiều phương pháp để quản lý mật khẩu hiệu quả và nâng cao mức độ bảo mật cho thông tin đăng nhập của họ.

Mật khẩu là phương thức xác thực người dùng vào hệ thống, tuy nhiên, mật khẩu dễ đoán có thể tạo điều kiện cho kẻ giả mạo truy cập trái phép Ngược lại, mật khẩu mạnh tuy bảo vệ tốt hơn nhưng lại khiến người dùng gặp khó khăn trong việc ghi nhớ.

Mật khẩu cần phải vừa khó đoán vừa dễ nhớ để đảm bảo an toàn cho người dùng Sử dụng chương trình quản lý mật khẩu có thể giúp ghi nhớ những mật khẩu phức tạp, giảm nguy cơ người dùng phải viết chúng ra, từ đó bảo vệ thông tin cá nhân tốt hơn Nếu không sử dụng trình quản lý mật khẩu, rủi ro về bảo mật sẽ tăng cao.

• Mật khẩu phải khó đoán đối với những kẻ giả mạo.

• Nên thường xuyên thay đổi mật khẩu và đủ độ phức tạp.

• Mỗi hệ thống riêng biệt phải có mật khẩu riêng của chúng, do đó, một mật khẩu được sử dụng chỉ một lần.

• Giải pháp phải đạt được sự cân bằng giữa các rằng buộc khác nhau.

Giải pháp: Danh sách các câu hỏi mà quản trị viên hệ thống, kỹ sư hoặc người dùng có thể tự trả lời nhằm thực hiện thiết kế và định nghĩa thích hợp Các kỹ sư và quản trị viên hệ thống cần chú trọng vào việc sử dụng và bảo vệ mật khẩu một cách hiệu quả.

Thiết kế và xác định:

Những ký tự nào có thể được sử dụng và phải được sử dụng (ví dụ: tối thiểu một ký tự, một ký hiệu và một số)?

• Độ dài tối thiểu và tối đa của mật khẩu?

• Ai có thể tạo mật khẩu (thực thể) nào?

Việc sử dụng mật khẩu:

• Độ dài tối đa của mật khẩu là bao nhiêu?

• Ai là những người được phép sử dụng mật khẩu?

• Làm thế nào để nhập mật khẩu vào hệ thống?

• Khoảng cách thời gian tối đa là bao lâu trước khi hệ thống yêu cầu xác thực lại?

Để đảm bảo an toàn khi gửi mật khẩu mới đến người dùng, cần sử dụng các phương pháp được chấp thuận như mã hóa thông tin và kênh truyền tải an toàn Ví dụ, việc gửi mật khẩu mới qua thư tiêu chuẩn không được khuyến khích, trong khi các phương thức bảo mật cao hơn như sử dụng mã hóa sẽ giúp bảo vệ thông tin nhạy cảm khỏi các mối đe dọa.

Các cơ chế chấp nhận để lưu trữ mật khẩu bao gồm việc sử dụng chuỗi băm, đảm bảo rằng mật khẩu không bao giờ được lưu trữ dưới dạng văn bản gốc Mật khẩu thường được lưu trữ trong các cơ sở dữ liệu, cụ thể là trong các bảng được bảo vệ bằng các biện pháp bảo mật như mã hóa và phân quyền truy cập Điều này giúp ngăn chặn việc truy cập trái phép và bảo vệ thông tin người dùng một cách hiệu quả.

• Cơ chế nào được chấp nhận để giao tiếp mật khẩu từ khi nhập đến khi được bảo vệ.

Thiết kế và sử dụng mật khẩu cho người dùng trong dịch vụ web là rất quan trọng, tuy nhiên, điều này không áp dụng cho mật khẩu quản trị hoặc bảo trì cần thiết trong hệ thống.

• Tối thiểu 1 chữ cái nhỏ, 1 chữ cái in hoa và 1 số

• Khi đăng mỗi người dùng tạo mật khẩu của riêng mình.

Khi người dùng yêu cầu đặt lại mật khẩu, hệ thống sẽ tự động tạo ra một chuỗi ngẫu nhiên tuân theo các quy tắc thiết kế và gửi đến họ Hiện tại, không có giao diện cho quản trị viên để nhập mật khẩu thủ công cho người dùng khác.

• Mật khẩu có thời gian không thời hạn.

Chỉ người sử dụng tài khoản mới có quyền truy cập vào mật khẩu của mình Người dùng cần có trách nhiệm bảo mật và không chia sẻ mật khẩu với bất kỳ ai khác.

Người dùng có thể nhập mật khẩu trực tiếp trên màn hình đăng nhập qua trình duyệt, bên cạnh đó, ứng dụng di động cũng hỗ trợ việc nhập mật khẩu thông qua API đăng nhập.

Phiên bảo mật yêu cầu xác thực tên người dùng và mật khẩu chính xác, với thời gian tồn tại tối đa là 20 phút Sau thời gian này, người dùng cần thực hiện xác thực lại để đảm bảo an toàn.

Mật khẩu cần được truyền tải qua kênh an toàn, đảm bảo rằng màn hình đăng nhập sử dụng mã hóa SSL qua HTTPS Đồng thời, API trên điện thoại thông minh cũng phải áp dụng SSL để bảo vệ thông tin người dùng.

Mật khẩu cần được thêm salt và băm bằng thuật toán SHA256 Chỉ mật khẩu đã băm được lưu trữ, không lưu trữ mật khẩu chính Thông tin mật khẩu được lưu trữ riêng biệt trong cơ sở dữ liệu, với một trường userID bổ sung để trỏ đến mục nhập thông tin của người dùng.

Khi người dùng mới đăng ký, họ nhập mật khẩu qua một kênh an toàn Sau khi đặt lại mật khẩu, một mật khẩu dùng một lần sẽ được gửi qua email cho người dùng, cho phép họ thiết lập mật khẩu mới Ưu điểm của quy trình này là đảm bảo tính an toàn và bảo mật cho thông tin người dùng.

Khi áp dụng giải pháp này, cần xem xét các lợi ích sau:

• Tăng cường bảo vệ mật khẩu

• Độ chính xác cao hơn của nhận dạng và xác thực

• Tỷ lệ đoán mật khẩu giảm

Quản lý truy cập

Mẫu thiết kế này nhằm kiểm tra danh tính của người dùng truy cập hệ thống, xác định xem họ có phải là đối tượng được phép hay không Việc xác thực danh tính là bước quan trọng trước khi quyết định cho phép truy cập vào hệ thống.

Khi người dùng đăng nhập lần đầu tiên, hệ thống thường yêu cầu xác thực, nhưng có thể cần xác thực bổ sung khi truy cập vào các tài nguyên nhạy cảm Đặc biệt trong các hệ thống phân tán, việc xác minh quyền truy cập vào các đối tượng được phân phối qua nhiều cách truy cập có thể yêu cầu quy trình xác thực bổ sung.

Vấn đề an toàn thông tin ngày càng trở nên nghiêm trọng khi kẻ mạo danh có khả năng truy cập vào tài nguyên của người dùng hợp pháp, đặc biệt là khi người dùng đó sở hữu nhiều đặc quyền trong hệ thống Đối với các dịch vụ phân tán, việc ngăn chặn kẻ mạo danh truy cập vào các tài nguyên này là một thách thức lớn cần được giải quyết.

 Những người dùng khác nhau có thể có các quyền truy cập khác nhau Trước khi cấp quyền truy cập, hãy xác định người dùng được yêu cầu.

Các người dùng khác nhau sử dụng nhiều phương pháp xác thực khác nhau, vì vậy cần thiết phải có một phương pháp tiếp cận chung, không phụ thuộc vào các phương thức khác nhau.

 Quy trình xác thực phải đáng tin cậy vì các hệ thống khác tin tưởng trình xác thực và dựa trên các quyết định truy cập của họ.

Giải pháp hiệu quả là sử dụng một điểm truy cập duy nhất, cho phép giám sát các tương tác của người dùng và áp dụng một giao thức để xác minh danh tính Điều này không chỉ nâng cao tính bảo mật mà còn tối ưu hóa trải nghiệm người dùng.

 Có thể xác thực phân tán.

 Có thể sử dụng nhiều thuật toán để đảm bảo xác thực Tuy nhiên cần cân đối chi phí triển khai.

 Mẫu XÁC THỰC có thể cấp nhiều quyền truy cập đồng thời cho các đối tượng từ xa.

 Mức độ bảo mật ngày càng tăng dẫn tới độ phức tạp và tốn kém khi triển khai.

 Trong các môi trường phân tán hiện có, XÁC THỰC có thể chồng chéo các tính năng xác thực đã được cung cấp.

Mục đích của hệ thống thông tin là cung cấp các tài nguyên đa dạng cho người dùng hoặc các quá trình Để xác định quyền truy cập, cần mô tả rõ ràng chủ thể nào được phép truy cập vào tài nguyên nào.

Hoàn cảnh sử dụng: Mọi hệ thống thông tin mà chúng ta muốn / cần kiểm soát quyền truy cập vào tài nguyên.

An toàn thông tin là rất quan trọng, vì không phải tất cả tài nguyên trong hệ thống đều có thể được truy cập bởi mọi đối tượng, bao gồm cả người dùng và quy trình Cần phải xác định rõ ràng cách thức truy cập các tài nguyên để ngăn chặn việc vi phạm các biện pháp ủy quyền.

- Cơ chế kiểm soát truy cập cần phải độc lập với loại nguồn tái tạo.

- Việc quản lý các ủy quyền phải hiệu quả và phù hợp với người quản trị.

Giải pháp này cho phép hiển thị quyền truy cập cho từng thực thể (Chủ thể) đối với các tài nguyên, xác định cách thức và điều kiện truy cập Đối tượng quyền bổ sung sẽ xác định quyền truy cập cho từng tài nguyên được bảo vệ Một trong những ưu điểm nổi bật của giải pháp này là tính độc lập với loại tài nguyên.

- Đối tượng có thể thuộc nhiều loại khác nhau như người dùng đơn lẻ, vai trò hoặc quy trình.

- Các quy tắc ủy quyền có thể được thêm vào, sửa đổi hoặc loại bỏ Điều này cho phép quản lý linh hoạt các quy tắc ủy quyền.

- Các chủ đề và đối tượng ngụ ý có thể được sử dụng để cải thiện tính linh hoạt (tốn thêm thời gian xử lý).

- Nếu có nhiều đối tượng, số lượng các quy luật có thể trở nên rất lớn và khó duy trì

- Quản trị viên có thể khó nhận ra chủ đích của các luật mới

- Cần có một hệ thống hoặc phương pháp khác để thực thi các quy tắc ủy quyền.

Mục đích: Mẫu GIỚI HẠN TRUY CẬP trình bày một giải pháp thay thế cho

Khi quyền truy cập đầy đủ gặp lỗi, hệ thống sẽ hiển thị tất cả các tùy chọn khả dụng và chỉ kiểm tra quyền truy cập trước khi thực hiện tác vụ Ngược lại, mẫu giới hạn truy cập sẽ kiểm tra quyền cấp trước khi trả về giao diện người dùng, sửa đổi chế độ xem để chỉ hiển thị các tùy chọn mà người dùng có quyền truy cập hợp lệ.

Thiết kế giao diện cho hệ thống với giới hạn truy cập vào các phần của giao diện rất quan trọng Thông thường, điều này áp dụng chủ yếu cho giao diện người dùng (GUI), nhưng cũng có thể được áp dụng cho các loại giao diện hệ thống khác.

Khi người dùng truy cập vào hệ thống, họ cần hiểu rõ quyền hạn của mình và những hành động được phép thực hiện Để đảm bảo an ninh, hệ thống cũng cần có cơ chế xử lý hiệu quả khi người dùng cố gắng truy cập vào các tài nguyên không được phép Việc cung cấp thông tin rõ ràng về quyền truy cập sẽ giúp người dùng nhận thức tốt hơn về giới hạn của họ và giảm thiểu rủi ro vi phạm.

• Các thao tác mà người dùng không thể thực hiện sẽ không được hiển thị trong GUI.

• Dữ liệu mà người dùng không thể truy cập sẽ không được hiển thị.

• Tránh cho người dùng biết thông báo (lỗi-) những gì họ được phép hoặc không vì người dùng không muốn được yêu cầu phải làm gì.

Việc không cung cấp quyền truy cập vào một số thao tác giúp đơn giản hóa quá trình xác thực đầu vào, vì điều này giảm thiểu số lượng hoạt động cần được xác nhận.

• Các tùy chọn xuất hiện và biến mất, do các đặc quyền đã thay đổi, có thể gây khó chịu cho người dùng

Hình 2.2 Mẫu giới hạn truy cập

Sử dụng các chế độ xem tối ưu hóa cho tài nguyên sẵn có giúp nâng cao độ tin cậy và hiệu quả trong việc quản lý quyền truy cập dựa trên vai trò.

Quyền truy cập của người dùng có thể được lưu trữ trong bộ nhớ đệm của đối tượng SECURE SESSION, giúp tối ưu hiệu suất và giảm chi phí cho các yêu cầu sau này.

Kết quả: Đối với thành phần mẫu này là kết quả của các mẫu đã sử dụng.

Kết quả tối ưu nhất là tạo ra một giao diện người dùng đơn giản, chỉ hiển thị các tài nguyên có sẵn và dễ dàng truy cập.

An toàn Client-Server

2.4.1 Khu vực phi quân sự

Mục đích của các ứng dụng dịch vụ web là đảm bảo sự dễ dàng truy cập cho khách hàng, nhưng đồng thời cũng phải đối mặt với nguy cơ từ các cuộc tấn công mạng Để bảo vệ hệ thống khỏi xâm nhập và đánh cắp dữ liệu, phương pháp tiếp cận của KHU VỰC PHI QUÂN SỰ sẽ thiết lập một hệ thống hai vùng, ngăn cách máy chủ web với các máy nghiệp vụ khác thông qua tường lửa.

Các máy chủ ứng dụng, đặc biệt là những máy chủ hoạt động qua internet, dễ bị tấn công bởi các hacker Việc bảo vệ những hệ thống này là rất quan trọng, tuy nhiên, cần có các biện pháp cụ thể để thực hiện điều này hiệu quả.

Chi phí cho giải pháp bảo mật cần phải tương xứng với thiệt hại có thể xảy ra nếu kẻ tấn công thành công trong việc đánh cắp hoặc xâm phạm dữ liệu, hoặc làm cho hệ thống không khả dụng.

Cải tiến bảo mật cần được cân nhắc kỹ lưỡng để không ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng sử dụng của hệ thống Khả năng sử dụng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự chấp nhận của người dùng, do đó, cần phải tìm ra sự cân bằng giữa tính bảo mật và khả năng sử dụng để đạt hiệu quả tối ưu cho hệ thống.

Giải pháp hiệu quả cho việc bảo mật thông tin là tách biệt logic nghiệp vụ trên các máy chủ ứng dụng khỏi các máy chủ cung cấp chức năng web cho người dùng Cần thiết lập một khu vực riêng biệt, được bảo vệ bởi các bức tường lửa, với khu vực phi quân sự ở giữa có thể truy cập từ internet Tất cả các liên lạc internet trong khu vực này đều được lọc bởi tường lửa, nơi chứa máy chủ web cung cấp nội dung ít nhạy cảm và chức năng người dùng trực tiếp Phía sau bức tường lửa thứ hai, trong vùng ứng dụng, là nơi lưu trữ máy chủ ứng dụng và các chức năng kinh doanh, chỉ có thể truy cập thông qua Web-Server, với tất cả thông tin liên lạc cũng được lọc để đảm bảo an toàn.

Cấu trúc của một DMZ được thể hiện trong hình 2.5, trong đó máy chủ web được bảo vệ bởi hai bức tường lửa Tường lửa đầu tiên ngăn chặn lưu lượng không tin cậy từ bên ngoài, trong khi tường lửa thứ hai đảm bảo rằng chỉ lưu lượng hợp lệ được phép đi từ máy chủ web đến máy chủ ứng dụng.

Bảo mật được nâng cao thông qua việc giảm thiểu bề mặt tấn công, với ít chức năng hệ thống có thể truy cập trực tiếp từ web, giúp việc lọc và bảo vệ hệ thống trở nên hiệu quả hơn.

Việc thiết lập nhiều vùng riêng biệt giúp dễ dàng điều chỉnh mức độ bảo mật, đồng thời hỗ trợ nguyên tắc "Phòng thủ theo chiều sâu".

Các máy chủ hoặc host có thể được cấu hình linh hoạt để đáp ứng nhu cầu cụ thể của từng người dùng, thay vì phải tuân theo một cấu hình chung cho tất cả các chức năng Điều này giúp giảm bớt độ phức tạp cho từng máy chủ lưu trữ đơn lẻ.

Tường lửa đóng vai trò quan trọng trong bảo mật hệ thống, nhưng cũng có thể trở thành điểm lỗi duy nhất Nếu tường lửa bị tấn công và gỡ bỏ, toàn bộ máy chủ ứng dụng sẽ không thể truy cập từ bên ngoài, gây ra gián đoạn dịch vụ.

Khả năng quản lý máy chủ ứng dụng sẽ trở nên phức tạp hơn do khó khăn trong việc kiểm soát truy cập từ bên ngoài cũng như từ mạng nội bộ.

• Chi phí: thường là yêu cầu phần cứng mới, thường cũng phải mua phần mềm mới Ngoài ra chi phí thực hiện và bảo trì có thể tăng lên

• Hiệu suất: Việc tăng khả năng lọc và nhiều bước nhảy hơn qua mạng sẽ có tác động đến hiệu suất.

Mục đích của bài viết là nhấn mạnh rằng không có hệ thống nào hoàn toàn an toàn, và kẻ tấn công có thể xâm nhập vào dữ liệu Vì vậy, việc bảo vệ thông tin nhạy cảm là rất quan trọng Bài viết trình bày giải pháp bảo vệ dữ liệu thông qua việc mã hóa, giúp ngăn chặn truy cập trái phép và đảm bảo an toàn cho thông tin.

Trong bối cảnh hiện nay, ứng dụng web thường sử dụng dữ liệu nhạy cảm, bao gồm thông tin đăng nhập của người dùng, để thực hiện các chức năng cần thiết Ngoài ra, ứng dụng còn có khả năng thu thập và lưu trữ các thông tin nhạy cảm khác của người dùng, điều này đòi hỏi sự chú ý đặc biệt đến vấn đề bảo mật và quyền riêng tư.

Để đảm bảo rằng dữ liệu nhạy cảm được thu thập bởi ứng dụng hoặc hệ thống được bảo vệ khỏi những kẻ xâm nhập trái phép, cần áp dụng các biện pháp bảo mật mạnh mẽ như mã hóa dữ liệu, xác thực người dùng, và thường xuyên cập nhật phần mềm Ngoài ra, việc thực hiện kiểm tra an ninh định kỳ và đào tạo nhân viên về an toàn thông tin cũng rất quan trọng Hệ thống cần có các biện pháp giám sát để phát hiện và phản ứng kịp thời với các hành vi xâm nhập.

- Dữ liệu nhạy cảm này cần được bảo vệ nhưng vẫn phải có thể truy cập và có sẵn cho ứng dụng.

Mã hóa và giải mã dữ liệu có thể tác động đến hiệu suất hệ thống, vì vậy cần sử dụng chúng một cách cẩn thận, đặc biệt là khi xử lý lượng dữ liệu lớn hoặc khi có nhiều truy cập đồng thời vào hệ thống.

- Mã hóa dữ liệu nhạy cảm là chưa đủ, khóa mã hóa cũng phải được bảo vệ.

Hình 2.6 Mẫu mã hóa thông tin

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	773,36 KB
File đính kèm	Security Design Patterns in Software Engineering.rar (761 KB)