الوحدة 3: التصميم الآمن للبرمجيات

Secure Software Design

أهداف الوحدة

  • إدراك أهمية دمج الأمان في مرحلة التصميم.
  • التعرف على أنماط التصميم الآمن (Secure Design Patterns).
  • فهم البنية المعمارية الآمنة (Secure Architecture).
  • التصدي للهجمات الشائعة مثل Injection وXSS من خلال التصميم.
  • تطبيق مفاهيم الأمن في البيئات الحديثة مثل DevSecOps.

1️⃣ لماذا التصميم الآمن؟

التصميم هو خط الدفاع الأول ضد الثغرات. أي قرار تصميمي سيؤثر بشكل مباشر على أمان النظام في المستقبل. إذا صُمم النظام بدون مراعاة الأمان، فقد يكون من المستحيل تأمينه لاحقًا، حتى لو كان الترميز سليمًا!

مثال: تصميم تطبيق يسمح بالتحميل من دون التحقق من نوع الملف → خطر كبير بتحميل ملفات تنفيذية ضارة.


2️⃣ التكامل الأمني ضمن دورة تطوير البرمجيات (SDLC)

يجب أن يُنظر إلى الأمان كجزء أساسي من دورة تطوير البرمجيات (SDLC) وليس كخيار إضافي.

🔄 دمج الأمان في دورة الحياة:

  • في مرحلة التحليل: تحديد متطلبات الأمان.
  • في مرحلة التصميم: اعتماد أنماط تصميم آمنة.
  • في مرحلة البرمجة: كتابة كود آمن.
  • في الاختبار: اختبار الاختراق وفحص الثغرات.

3️⃣ أنماط التصميم الآمن (Secure Design Patterns)

أنماط التصميم هي حلول جاهزة ومُجربة لمشاكل متكررة. Secure Design Patterns تهدف لحل مشاكل الأمان على مستوى التصميم.

🔐 أمثلة مهمة:

النمط الوظيفة
Input Validation التحقق من صحة مدخلات المستخدم
Secure Session Management منع اختطاف الجلسة
Least Privilege منح أقل صلاحيات ممكنة
Fail-Safe Defaults أن يكون النظام آمنًا عند الفشل
Complete Mediation التحقق من الصلاحيات عند كل طلب

دليل OWASP لأنماط التصميم الآمن: Secure Coding Practices - OWASP


4️⃣ البنية المعمارية الآمنة (Secure Architecture)

التصميم لا يقتصر على الوظائف فقط، بل على كيفية تنظيم مكونات النظام أيضًا.

📐 المبادئ الأساسية:

  • تقسيم الطبقات: فصل الواجهة، المنطق، والبيانات (MVC).
  • فصل الصلاحيات: ما يمكن الوصول إليه من كل مكون.
  • جدران الحماية الداخلية: بين الخدمات أو المكونات (Microservices Security).
  • اعتماد مبدأ الدفاع المتعدد (Defense in Depth).

مرجع توضيحي: OWASP Architectural Security


5️⃣ التصميم ضد الهجمات الشائعة

من خلال تحليل الهجمات المتكررة يمكننا تصميم أنظمة تمنع حدوثها منذ البداية:

🛡️ أهم الهجمات الشائعة:

الهجوم الحل التصميمي
SQL Injection استخدام الاستعلامات المُعدة مسبقًا (Prepared Statements)
XSS تشفير المحتوى عند العرض (Output Encoding)
CSRF استخدام رموز حماية (CSRF Tokens)
Broken Auth جلسات قصيرة العمر، وتأكيد الهوية متعدد العوامل

للاطلاع على أهم 10 تهديدات حسب OWASP: OWASP Top 10


6️⃣ دمج الأمن في DevSecOps

🔄 ما هو DevSecOps؟

هو دمج الأمان (Security) ضمن منهجيات التطوير المستمر DevOps، بحيث يكون الأمن جزءًا من كل خطوة: من كتابة الكود إلى النشر والإصدار.

⚙️ أمثلة:

  • أدوات فحص آلي للأمان مثل: SonarQube, Snyk.
  • اعتماد مراجعة الكود الجماعي (Peer Review).
  • بناء واختبار تلقائي (CI/CD) يتضمن اختبارات الأمان.

مرجع تعليمي من RedHat: What is DevSecOps?


7️⃣ دراسة حالة

المشكلة: تطبيق ويب يُخزن كلمات المرور كنص عادي.

التصميم الآمن:

  • استخدم تجزئة (Hashing) مع ملح (Salt) مثل bcrypt.
  • لا تسمح بتخزين كلمات المرور القابلة للقراءة.
  • فعل التحقق بخطوتين.

التقييم الذاتي

  1. ما الفرق بين التحقق من المدخلات Input Validation والتطهير Input Sanitization؟
  2. لماذا يُعد نمط Least Privilege مبدأً أساسيًا في التصميم؟
  3. كيف يؤثر سوء تنظيم مكونات النظام على الأمان؟

أنشطة مقترحة

  • حل تمرين تصميم نموذج تسجيل دخول آمن.
  • تحليل تصميم حالي وتحديد النقاط الضعيفة فيه.
  • دراسة حالة مشروع مفتوح المصدر يعاني من ثغرات بسبب تصميم غير آمن.

ملخص

التصميم الآمن لا يتعلق فقط بمنع الهجمات، بل يتعلق ببناء أنظمة قوية من الجذور. من خلال اعتماد أنماط التصميم الآمن، وفهم البنية المعمارية، ودمج الأمان في جميع مراحل SDLC، يمكن تقليل نسبة الثغرات والتهديدات بشكل كبير.

في الوحدة التالية، سننتقل إلى المستوى التالي من الأمن وهو الترميز الآمن (Secure Coding) — حيث تتحول التصاميم الآمنة إلى تعليمات برمجية خالية من المخاطر.