Model Querys zur Überprüfung von sicherheitsrelevanten Eigenschaften

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1 Model Querys zur Überprüfung von sicherheitsrelevanten Eigenschaften Proseminarvortrag Werkzeugunterstützung für sichere Software Jens Knipper Fakultät für Informatik Technische Universität Dortmund 31. Juli, 2015 Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

2 Inhaltsverzeichnis Einleitung Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD) Eclipse Modeling Framework (EMF) Model Querys Überprüfung sicherheitsrelevanter Eigenschaften Fazit Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

3 Einleitung Inhaltsverzeichnis Einleitung Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD) Eclipse Modeling Framework (EMF) Model Querys Überprüfung sicherheitsrelevanter Eigenschaften Fazit Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

4 Einleitung Motivation Motivation Automatisches Auffinden von Sicherheitslücken Wachsende Systeme einfach überprüfen Dauerhafte Sicherheit Hohe Codequalität Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

5 Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD) Inhaltsverzeichnis Einleitung Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD) Eclipse Modeling Framework (EMF) Model Querys Überprüfung sicherheitsrelevanter Eigenschaften Fazit Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

6 Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD) Grundlagen Grundlagen Code Modell Automatische Codeerzeugung aus Modell Umwandlung z.b. durch Interpreter Modellierungssprache zur Modelldefinition benötigt Trennung von generiertem und selbsterstelltem2 Code Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

7 Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD) Grundlagen Dreistufige Vererbung Abbildung : Dreistufige Vererbung [Haase u. a. 2012] Plattformschicht: Basisklassen zur Erstellung von Modellen Modellschicht: Zwischenklassen, eigenes Modell Applikations-logik-Schicht: erstellter Code Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

8 Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD) Zusammenfassung Zusammenfassung Keine Inkonsistenzen zwischen Modell und Code Geringerer Anpassungsaufwand Übersichtlicher Programmierung in höherer Abstraktionsebene Komplexität auf Bausteine des Modells reduziert Zusammenhänge zwischen Bausteinen deutlicher Code frei von Stilen und Präferenzen Code hat kaum Funktionalität Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

9 Eclipse Modeling Framework (EMF) Inhaltsverzeichnis Einleitung Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD) Eclipse Modeling Framework (EMF) Model Querys Überprüfung sicherheitsrelevanter Eigenschaften Fazit Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

10 Eclipse Modeling Framework (EMF) Grundlagen Grundlagen Eclipse Framework modellgetriebene Softwareentwicklung in Eclipse Umwandlung verschiedener Modellierungssprachen Sauberer und effizienter Code Validierung mittels Querys Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

11 Eclipse Modeling Framework (EMF) Modellierungssprachen Modellierungssprachen Abbildung : EMF vereinigt XML, UML und Java [Steinberg u. a. 2008] Zusätzlich Modell Java-Interfaces Standardumwandlung Erzeugung weiterer Klassen für Entwickler aus Interfaces Trennung von automatisiertem und selbst geschriebenem Code Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

12 Eclipse Modeling Framework (EMF) UML UML Abbildung : Beispiel eines UML-Diagramms Weit verbreitete Modellierungssprache Viele verschiedene Modellarten Modellierung kompletter Programmabläufe Verschiedene Sichtweisen Nur Klassendiagramme für EMF relevant Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

13 Eclipse Modeling Framework (EMF) Ecore-Metamodell Ecore-Metamodell Abbildung : Ecore-Metamodell [Steinberg u. a. 2008] Definiert Regeln für Modelle Plattformschicht bei dreistufiger Vererbung Entspricht UML-Diagrammen Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

14 Model Querys Inhaltsverzeichnis Einleitung Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD) Eclipse Modeling Framework (EMF) Model Querys Überprüfung sicherheitsrelevanter Eigenschaften Fazit Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

15 Model Querys Grundlagen Grundlagen Validierung und Simulation von Modellen Überprüfung Sicherheitsrelevanter Eigenschaften Verschiedene Lösungen im EMF EMF Validation Framework EMF Model Queries EMF-IncQuery Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

16 Model Querys EMF Validation Framework EMF Validation Framework Bestandteil des EMF Validierung mittels Beschränkungen und Invarianten Beschränkungen nur zu bestimmtem Zeitpunkt gültig Invarianten immer gültig Keine Querys möglich Erstellung im Modell = Code generiert Erweiterung notwendig Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

17 Model Querys EMF Validation Framework Beispiel: Deklaration einer Beschränkung 1 / a n n o t a t i o n =" h t t p : / /www. e c l i p s e. org /emf /2002/ Ecore c o n s t r a i n t s = V a l i d P r i c e " 3 / 4 p u b l i c i n t e r f a c e Product 5 { } Deklaration in Klasse Code-Generierung = Validatorklasse Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

18 Model Querys EMF Validation Framework Beispiel: Erstellen einer Beschränkung 1 p u b l i c b o o l e a n v a l i d a t e P r o d u c t _ V a l i d P r i c e ( Product product, D i a g n o s t i c C h a i n d i a g n o s t i c s, Map<Object, Object> c o n t e x t ) { 2 i f ( p r o d u c t. g e t P r i c e ( ) < 0) { } 5 r e t u r n t r u e ; 6 } Anpassen der if-bedingung nötig Invarianten: Als Methode in Klasse definiert Erweiterung notwendig Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

19 Model Querys EMF Model Queries EMF Model Queries Bestandteil des EMF Unterstützt Object Constraint Language (OCL) UML-Erweiterung Beschränkungen für Objekte Verknüpfung von Beschränkungen möglich Mächtigere Anfragen Nicht ausdrucksstark genug für fortschrittlichere Anwendungsfälle Keine Rekursion Referenzen nicht rückwärts durchlaufbar Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

20 Model Querys EMF Model Queries Beispiel: Erstellen einer OCL-Query 1 Resource myresource = p r o d u c t s 2 3 OCL o c l = org. e c l i p s e. o c l. e c o r e. OCL. n e w I n s t a n c e ( ) ; 4 C o n d i t i o n c o n d i t i o n = new BooleanOCLCondition<E C l a s s i f i e r, EClass, EObject >( 5 o c l. getenvironment ( ), 6 " s e l f. g e t P r i c e ( ) < 0", 7 EXTLibraryPackage. L i t e r a l s. WRITER) ; 8 9 SELECT s t a t e m e n t = new SELECT(SELECT.UNBOUNDED, f a l s e, 10 new FROM( myresource. g e t C o n t e n t s ( ) ), new WHERE( c o n d i t i o n ), 11 new N u l l P r o g r e s s M o n i t o r ( ) ) ; I Q u e r y R e s u l t r e s u l t s = s t a t e m e n t. e x e c u t e ( ) ; 1. Definition einer Beschränkung 2. Definition einer SQL-Artigen Anfrage 3. Ausführen der Anfrage Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

21 Model Querys EMF-IncQuery EMF-IncQuery Graphbasierte Anfragesprache Präzise und leicht verständlich Ausdrucksstark Rekursion Java-Ausrücke Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

22 Model Querys EMF-IncQuery Beispiel: Erstellen einer EMF-IncQuery 1 p a t t e r n v a l i d P r i c e ( q u e r y P r o d u c t ) = { 2 Product ( q u e r y P r o d u c t ) ; 3 EFloat ( q u e r y P r o d u c t. p r i c e ) ; 4 check ( q u e r y P r o d u c t. p r i c e > 0) ; 5 } ; 1. Überprüfung queryproduct vom Typ Product 2. Preis des Produkts vom Typ float 3. Vergleich ob price größer als Null Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

23 Überprüfung sicherheitsrelevanter Eigenschaften Inhaltsverzeichnis Einleitung Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD) Eclipse Modeling Framework (EMF) Model Querys Überprüfung sicherheitsrelevanter Eigenschaften Fazit Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

24 Überprüfung sicherheitsrelevanter Eigenschaften Sicherheitsrelevante Eigenschaften Sicherheitsrelevante Eigenschaften Softwareeigenschaften zum Schutz von Personen, Daten etc. Beispiele Zugriffskontrolle Verschlüsselte Übertragung Redundanz Widerspruch zwischen Eigenschaften möglich z.b. Anonymität Nachweisbarkeit Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

25 Überprüfung sicherheitsrelevanter Eigenschaften Überprüfung Überprüfung Actors können sich gegenseitig vertrauen Actors können Tasks abschließen Sicherheitsrelevante Eigenschaften: Task muss einen gewissen Grad an Redundanz aufweisen Nur vertrauensvoller Actor darf Task abschließen Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

26 Überprüfung sicherheitsrelevanter Eigenschaften Überprüfung Redundanz 1 p a t t e r n redundancyoa ( redundancydegree ) = { 2 f i n d redundancy ( anyobject, redundancydegree ) ; 3 } 4 5 p a t t e r n redundancy ( o b j e c t, redundancydegree ) = { 6 check ( redundancydegree <= count o b j e c t ) ; 7 } Pattern redundancy Häufigkeit des Objekts bestimmen Mit gegebenem Wert vergleichen redundancy mit leerer variable aufrufen Kombinationen zur Erfüllung ausprobieren Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

27 Überprüfung sicherheitsrelevanter Eigenschaften Überprüfung Vertrauen 1 p a t t e r n i s T r u s t e d ( t r u s t e d ) = { 2 f i n d t r u s t R e f e r e n c e ( a n y T r u s t e r, t r u s t e d ) ; 3 } 4 5 p a t t e r n t r u s t R e f e r e n c e ( t r u s t e r, t r u s t e d ) = { 6 Actor. t r u s t s ( t r u s t e r, t r u s t e d ) ; 7 } Pattern trustreference Referenz zum von truster zu trusted finden trustreference mit leerer variable aufrufen Kombinationen zur Erfüllung ausprobieren Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

28 Fazit Inhaltsverzeichnis Einleitung Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD) Eclipse Modeling Framework (EMF) Model Querys Überprüfung sicherheitsrelevanter Eigenschaften Fazit Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

29 Fazit Fazit Sehr mächtige Querys Sämtlich Anfragen abbildbar Leicht verständlich Einhaltung von sicherheitsrelevanten Eigenschaften auf Modellebene gewährleistet Keine aufwändigen Softwaretests Testen bereits während Projektplanung Weniger Anpassungsaufwand Bessere Codequalität Dauerhafte Sicherheit Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

30 Fazit Quellenverzeichnis I [Haa+12] [Ste+08] Arno Haase u. a. Modellgetriebene Softwareentwicklung. 2. Aufl. Heidelberg: dpunkt.verlag, Dave Steinberg u. a. EMF: Eclipse Modeling Framework, Second Edition. 2. Aufl. Addison-Wesley Professional, Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31

31 Fazit Danke für die Aufmerksamkeit! Gibt es Fragen? Jens Knipper (TU Dortmund) Model Querys 31. Juli, / 31