コンピューターシステムのセキュリティ脅威に対処するための、システム思考に基づいた脅威モデリング教育と評価の枠組み

Core Concepts

システム思考を活用することで、コンポーネントレベルの脅威だけでなく、システムレベルの脅威も特定し、対策することができる。

Abstract

本研究では、システム思考とSTRIDEフレームワークを組み合わせて、ソフトウェアエンジニアリング学生の脅威モデリング能力を教育および評価する新しい手法を提案している。
まず、背景として、現在の脅威モデリングアプローチには以下の課題があることを指摘している。

コンポーネントレベルの脅威分析に偏っており、システムレベルの脅威を考慮していない
脅威モデリングの評価基準がない
そこで本研究では、システム思考の4つの要素(区別、システム、関係性、視点)を組み込んだ脅威モデリングの教育と評価を行った。具体的には以下の通り。

ソフトウェアエンジニアリングの授業にシステム思考の学習モジュールを追加した。
学生のセキュリティ分析レポートの提出課題に、システム思考に関する新しい設問を追加した。
STRIDE分析とシステム思考の2つの評価基準(ルーブリック)を開発した。

評価の結果、システム思考とSTRIDEの両方の教育を受けた学生は、コンポーネントレベルとシステムレベルの両方の脅威を特定し、対策を検討できていた。一方、STRIDEのみの教育を受けた学生は、主にコンポーネントレベルの脅威に着目していた。
このように、システム思考を脅威モデリングに組み入れることで、より包括的な脅威分析ができることが示された。本研究の成果は、セキュリティ教育の改善と、実践的な脅威モデリング能力の育成に役立つと考えられる。

Stats

コンピューターセキュリティ分野では、82%の雇用主が従業員の必要なスキルが不足していると感じている。
28%の求人が未充足となっている。

Quotes

"ソフトウェアエンジニアリングと安全なソフトウェア開発は注目を集めている。なぜなら、多くのサイバーセキュリティ上の脅威はソフトウェアの欠陥に起因するからである。"
"脅威モデリングは、セキュリティ分析アプローチの1つであり、システムが実際の環境に展開された際に直面し得る脅威シナリオを評価するものである。"

Key Insights Distilled From

Introducing Systems Thinking as a Framework for Teaching and Assessing Threat Modeling Competency

by Siddhant S. ... at arxiv.org 04-26-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.16632.pdf

Deeper Inquiries

システム思考を脅威モデリングに組み入れることで、どのようなその他の利点が期待できるか?

システム思考を脅威モデリングに組み込むことで、以下の追加の利点が期待されます:

システム全体の理解: システム思考を導入することで、エンジニアはシステム全体の相互関係やシナジーを理解し、部分だけでなく全体の挙動を予測できるようになります。
新たな脅威の発見: システム思考を取り入れることで、部品同士の相互作用から生じる新たな脅威やシステムレベルの脅威をより効果的に特定できるようになります。
総合的なセキュリティ対策: システム思考を組み込むことで、単に部品ごとの脅威だけでなく、システム全体に対する包括的なセキュリティ対策を立案し実行する能力が向上します。

システム思考の視点を取り入れることで、脅威モデリングの実践にどのような課題が生じる可能性があるか?

システム思考の視点を取り入れることで、以下のような課題が生じる可能性があります:

複雑性の増加: システム思考を導入すると、脅威モデリングのプロセスがより複雑になり、学習や実践に時間とリソースが必要となる可能性があります。
分析の困難さ: システム思考を組み込むことで、システム全体を俯瞰しながら脅威を分析する必要があるため、学生やエンジニアが適切な分析を行うためのスキルや知識が必要となります。
適切なバランスの維持: システム思考を取り入れる際には、部品レベルとシステムレベルの脅威をバランスよく考慮する必要があります。過度な部品レベルの焦点やシステム全体の見落としを防ぐために、適切な配慮が必要です。

システム思考と脅威モデリングの融合は、ソフトウェア開発プロセス全体にどのような影響を及ぼすと考えられるか?

システム思考と脅威モデリングの融合は、ソフトウェア開発プロセス全体に以下のような影響を及ぼすと考えられます:

セキュリティの向上: システム思考を取り入れた脅威モデリングにより、ソフトウェアのセキュリティが強化され、部品レベルだけでなくシステム全体の脆弱性や脅威に対処できるようになります。
総合的なリスク管理: システム思考の視点を組み込むことで、開発者はシステム全体のリスクを包括的に管理し、予期せぬ問題や脅威に対処する能力が向上します。
学習効果の向上: 学生やエンジニアがシステム思考を学びながら脅威モデリングを行うことで、より総合的な視点で問題を分析し解決するスキルが向上し、将来のセキュリティエンジニアリングに役立つ知識と能力を獲得できるでしょう。