[論文レビュー] STORE: Security Threat Oriented Requirements Engineering Methodology

Tarique Jamal Ansari, Dhirendra Pandey+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 6, 2019

Software Engineering Research参考文献 61被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、4つの攻撃的視点（攻撃の起点：PoA、破綻の起点：PoB、損傷の起点：PoC、検出の起点：PoD）を通じて脅威を体系的に分析することにより、初期段階でのセキュリティ要件の抽出を向上させる、STORE（Security Threat Oriented Requirements Engineering）という手法を提案する。このアプローチにより、セキュリティ要件の体系的かつ組織的な同定が可能となり、ERPシステムを対象とした事例研究により検証され、SQUARE や MOSRE よりも効果的かつ効率的であることが示された。

ABSTRACT

As we are continuously depending on information technology applications by adopting electronic channels and software applications for our business, online transaction and communication, software security is increasingly becoming a necessity and more advanced concern. Both the functional and non-functional requirements are important and provide the necessary needs at the early phases of the software development process, specifically in the requirement phase. The aim of this research is to identify security threats early in the software development process to help the requirement engineer elicit appropriate security requirements in a more systematic manner throughout the requirement engineering process to ensure a secure and quality software development. This article proposes the STORE methodology for security requirement elicitation based on security threats analysis, which includes the identification of four points: PoA, PoB, PoC and PoD for effective security attack analysis. Further, the proposed STORE methodology is also validated by a case study of an ERP System. We also compare our STORE methodology with two existing techniques, namely, SQUARE and MOSRE. We have shown that more effective and efficient security requirements can be elicited by the STORE methodology and that it helps the security requirement engineer to elicit security requirements in a more organized manner.

研究の動機と目的

• ソフトウェア開発におけるセキュリティ脅威の早期同定ニーズに対応し、安全で高品質なシステムを確保すること。
• 要件工学段階におけるセキュリティ要件の体系的抽出を改善すること。
• セキュリティ要件エンジニアが潜在的脅威をより効果的に同定・分析できる構造化された手法を提供すること。
• 実世界の文脈（例：ERPシステム）において、SQUARE や MOSRE といった既存手法と比較して、提案手法の有効性を検証すること。

提案手法

• STORE手法は、攻撃の起点（PoA）、破綻の起点（PoB）、損傷の起点（PoC）、検出の起点（PoD）の4つの主要視点を導入し、体系的な脅威分析を支援する。
• 各視点は、特定の脅威要因を特定するのを支援する：PoAは攻撃の発生源を、PoBはシステムの弱みの位置を、PoCはデータや機能の損傷が生じる地点を、PoDは検出メカニズムの設置が可能な地点をそれぞれ特定する。
• 脅威モデリングを要件工学プロセスに統合することで、セキュリティ要件の体系的かつトレーサブルな抽出を可能にする。
• セキュリティ脅威を特定のシステムコンポONENTと要件にマッピングする脅威分析フレームワークを採用し、トレーサビリティと完全性を向上させる。
• 実用的適用性と有効性を示すために、ERPシステムを対象とした事例研究にこのアプローチを適用した。
• SQUARE や MOSRE といった既存手法と比較して、定性的かつ比較的分析手法を用いて、性能を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ソフトウェア開発の初期段階で、どのようにしてセキュリティ脅威を体系的に同定・分析できるか。
• RQ2 SQUARE や MOSRE といった既存手法と比較して、STORE手法は、抽出されたセキュリティ要件の整理と完全性をどの程度向上させるか。
• RQ3 PoA、PoB、PoC、PoD の視点統合が、脅威モデリングおよび要件抽出をどのように向上させるか。
• RQ4 ERPのような実世界のシステム開発において、STOREの有効性と効率性を裏付ける証拠は何か。
• RQ5 SQUARE や MOSRE といった既存の手法と比較して、STOREの性能と使いやすさはどの程度か。

主な発見

• SQUARE や MOSRE といった既存手法と比較して、STORE手法は、セキュリティ要件の抽出をより効果的かつ効率的に行えることを示した。
• ERPシステムを対象とした事例研究により、STOREはセキュリティ脅威とそれに対応する要件のより組織的かつ包括的な同定を支援することが実証された。
• PoA、PoB、PoC、PoD の視点の活用は、潜在的攻撃ベクトルのトレーサビリティと体系的分析を顕著に向上させた。
• この手法により、要件エンジニアは開発ライフサイクルの初期段階でセキュリティ問題を予測・対処する能力が向上した。
• SQUARE や MOSRE との定量的・定性的な比較から、STOREは脅威および要件モデリングにおいてより明確な構造と明確性を提供することが分かった。
• 検証結果から、STOREは複雑なシステムにおけるセキュリティ要件工学のより体系的かつ再現可能なプロセスを支援することが確認された。