网络安全架构：自顶向下的安全架构方法论

文/柯善学 编译

本文提供了一种启动企业安全架构计划的简化版敏捷方法，用于确保企业安全架构满足业务需求并可自动调整。这是一种自上而下的方法论，从业务目标和愿景开始。

自上而下的安全架构方法论，整合了不同的企业框架（如SABSA、COBIT、TOGAF）和成熟度模型（CMMI），可以帮助实现将安全需求与业务需求结合起来的目标。

▪ SABSA：是一个基于风险的业务驱动的企业安全框架，是一种确保业务一致性的方法论。

▪ COBIT 5：是一个帮助企业实现其企业IT治理和管理目标的综合框架，使得IT与业务保持一致。

▪ TOGAF：是一个开发企业架构的框架和一组支持工具集，非常适合任何开始创建企业安全架构的企业，可用于管理企业安全架构的生命周期。

▪ CMMI：是一种能力成熟度评估标准，可用于安全架构成熟度的度量和管理，为管理层和架构委员会提供可见性。

关键词：SABSA（Sherwood应用业务安全架构，Sherwood Applied Business Security Architecture）；COBIT（信息系统和技术控制目标，Control Objectives for Information and related Technology）；TOGAF（开放组织架构框架，The Open Group Architecture Framework）；CMMI（能力成熟度模型集成，Capability Maturity Model Integration）

本文目录

一、前言

二、SABSA、COBIT、TOGAF及其关系

三、使用框架开发企业安全架构

四、一个现实的例子

五、使用CMMI来度量和管理安全架构

六、结论

七、参考资料

一、前言

在企业中，实现安全架构常常是一个令人困惑的过程。传统上，安全架构由一些预防性、检测性、纠正性控制组成，这些控制是为了保护企业基础设施和应用程序而实现的。有些企业通过添加指示性控制（包括策略和过程），在安全架构方面做得更好。许多具有传统思维定势的信息安全专业人员认为，安全架构只不过是具有安全策略、控制、工具和监视。

世界发生了变化，今天的风险因素和威胁不像以前那么简单。新出现的技术和可能性，例如物联网，改变了很多公司的运作方式、重点和目标。所有安全专业人员都必须了解业务目标，并尝试通过实施适当的控制来支持这些目标，这些控制对于干系人来说是合理的，并与业务风险相关联。

企业框架，如SABSA、COBIT、TOGAF，可以帮助实现将安全需求与业务需求结合起来的目标。

二、SABSA、COBIT、TOGAF及其关系

1、SABSA

SABSA是一个基于风险和机遇的业务驱动的企业安全框架。SABSA不提供任何特定的控制，而依赖于其他组织，如国际标准化组织（ISO）或COBIT过程。它纯粹是一种确保业务一致性的方法论。

SABSA方法论有六个层次（五个水平面和一个垂直面）。每一层都有不同的目的和视图。上下文层位于顶部，包括业务需求和目标。第二层是概念层，即架构视图。图1显示了此框架的六个层。

图1-SABSA框架层级

2、COBIT 5

来自ISACA的COBIT 5是一个“帮助企业实现其企业IT治理和管理目标的综合框架”。该框架包括一些工具集和流程，这些工具集和流程弥合了技术问题、业务风险和流程需求之间的差距。COBIT5框架的目标是“通过在实现收益和优化风险水平与资源使用之间保持平衡，从IT中创造最佳价值。”COBIT5使IT与业务保持一致，同时围绕IT提供治理。

COBIT 5产品系列有很多文档可供选择，有时很难确切地知道在哪里查找特定信息。图2一目了然地展示了COBIT5产品系列。COBIT使能器（Enabler）是单独或集体地影响某些东西是否能工作的因素。

图2-COBIT 5产品家族

COBIT框架基于五个原则（图3）。将这些原则应用于任何架构都可以确保业务支持、一致性和流程优化。

图3-COBIT 5原则

通过使用SABSA框架和COBIT原则、使能器和过程的组合，可以为图2中的每个类别，定义自顶向下的架构。

以计算机网络架构开发为例，可以使用这些原则和过程，来定义从上下文层到组件层的自顶向下方法（图4）。

图4-SABSA和COBIT的整合

3、TOGAF

TOGAF是一个开发企业架构的框架和一组支持工具集。TOGAF架构开发周期非常适合任何开始创建企业安全架构的企业。与其他框架类似，TOGAF从业务视图和层开始，然后是技术和信息（图5）。

图5-TOGAF框架生命周期

TOGAF是一个有用的框架，用于定义架构、目标和远景，完成差距分析，并监视整个过程。

通过将SABSA、COBIT、TOGAF结合使用，可以定义一个与业务需求相一致并满足所有干系人需求的安全架构。在定义了架构和目标之后，TOGAF框架可用于创建项目和步骤，监视安全架构的实现过程以达成其目标。

三、使用框架开发企业安全架构

正确的问题总是——“企业应该从哪里开始？”

如果我们看看这些框架，这个过程是相当清楚的。这必须是一种自上而下的方法，从业务目标、目的和愿景开始。

启动企业安全架构计划的简化版敏捷方法的初始步骤是：

• 识别业务目标、目的和战略
• 识别实现这些目标所需的业务属性
• 识别那些导致业务目标无法实现的属性相关的所有风险
• 识别管理风险所需的控制措施
• 定义一个计划/程序来设计和实现这些控制：
  • 定义业务风险的概念架构：
    • 治理、政策和领域架构
    • 运行风险管理架构
    • 信息架构
    • 证书管理架构
    • 访问控制架构
    • 事件响应架构
    • 应用安全架构
    • Web服务架构
    • 通信安全架构
  • 定义物理架构并映射到概念架构：
    • 平台安全
    • 硬件安全
    • 网络安全
    • 操作系统安全
    • 文件安全性
    • 数据库安全、实践和程序
  • 定义组件架构并映射到物理架构：
    • 安全标准（例如，美国国家标准与技术研究所（NIST）、ISO）
    • 安全产品和工具（例如，防病毒[AV]、虚拟专用网络[VPN]、防火墙、无线安全、漏洞扫描程序）
    • Web服务安全（例如，HTTP/HTTPS协议、应用程序接口[API]、Web应用防火墙[WAF]）
  • 定义运行架构：
    • 实施指南
    • 行政管理
    • 配置/补丁管理
    • 监测
    • 日志记录
    • 渗透测试
    • 访问管理
    • 变更管理
    • 取证等。

就这么简单。在识别和评估所有风险之后，企业可以开始设计架构组件，如策略、用户意识、网络、应用程序和服务器。

图6描述了启动企业安全架构计划的简化版敏捷方法。

图6-企业安全架构模型

四、一个现实的例子

本节描述了为企业定义安全架构可以采取的步骤的简单实用示例。

本例中的企业是一家金融公司：

公司目标是在未来两年内增加100万用户。

一些业务所需的属性包括：

• 可用性：系统需要随时提供给客户使用。
• 客户隐私：客户隐私需要得到保障。
• 准确度：客户和公司信息必须准确。
• 合规性：公司受到监管（在本案例中是支付卡行业[PCI]监管），必须符合监管要求。

一些业务风险包括：

• 没有针对应用程序的正确灾难恢复计划：这与“可用性”属性相关；
• 应用程序中的漏洞：这与隐私和准确性属性相关；
• 缺乏职责分离（SoD）：这与隐私属性相关；
• 不符合支付卡行业数据安全标准（PCI DSS）：与合规属性相关；

一些控制是：

• 为应用程序构建灾难恢复环境：包含在COBIT DSS04过程中；
• 实施漏洞管理程序和应用程序防火墙：包含在COBIT DSS05过程中；
• 实施公钥基础设施（PKI）和加密控制：包含在COBIT DSS05过程中；
• 在需要的区域实施SoD：包含在COBIT DSS05过程中；
• 实施PCI DSS控制；

所有控制都自动对齐，因为它们与业务属性直接关联。

与任何其他框架一样，企业安全架构的生命周期需要得到适当的管理。很重要的是，必须不断更新业务属性和风险，并定义和实施适当的控制。

安全计划的生命周期可以使用TOGAF框架进行管理，具体包括创建架构视图和目标、完成差距分析、定义项目、实现和监控项目，直到完成并重新开始（图5）。

五、使用CMMI来度量和管理安全架构

最后，必须有足够的监视控制和关键绩效指标（KPI），来度量架构随时间发展的成熟度。

1、成熟度管理的第一阶段

第一阶段使用能力成熟度模型集成（CMMI）模型，度量环境中所需控制的当前成熟度。

CMMI模型有五个成熟度级别，从初始级别到优化级别。在本文中，为那些不到位的控制，添加了一个不存在的级别（0级）（图7）。

图7-CMMI成熟度级别

其目的是定义期望的成熟度级别，将当前级别与期望级别进行比较，并创建一个计划来实现期望的级别。

这种成熟度的识别，可以针对一系列的控制措施而展开。根据架构的不同，它可能有更多或更少的控制。

一些示例控制包括：

• 过程控制
  • 风险管理框架
  • 用户意识
  • 安全治理
  • 安全政策和标准
• 运行控制
  • 资产管理
  • 事故管理
  • 漏洞管理
  • 变更管理
  • 访问控制
  • 事件管理和监控
• 应用程序控制
  • 应用安全平台（web应用防火墙[WAF]、SIEM、高级持续威胁[APT]安全）
  • 数据安全平台（加密、电子邮件、数据库活动监视[DAM]、数据防泄露[DLP]）
  • 访问管理（身份管理[IDM]，单点登录[SSO]）
• 端点控制
  • 主机安全（AV、主机入侵防御系统[HIPS]、补丁管理、配置和漏洞管理）
  • 移动安全（自带设备[BYOD]、移动设备管理[MDM]、网络准入控制[NAC]）
  • 身份验证（认证、授权和审计[AAA]，双因素，特权身份管理[PIM]）
• 基础设施控制
  • 分布式拒绝服务[DDoS]、防火墙、入侵防御系统[IPS]、VPN、web、电子邮件、无线、DLP等。

此阶段的输出，是对当前状态和期望状态的任何控制进行成熟度评级。

2、成熟度管理的第二阶段

在开发了计划和控制了实施之后，成熟度管理的第二阶段就开始了。

在此阶段，将更新评级，并且管理团队对该评级的进展具有可见性。

图8显示了安全架构的成熟度仪表板示例。

图8-安全架构成熟度报告和仪表板示例

六、结论

无论使用何种方法论或框架，任何企业中的企业安全架构都必须基于该企业的可用风险来定义。企业框架SABSA、COBIT和TOGAF保证了定义的架构与业务目标和目的的一致性。

使用这些框架，可以产生一个符合业务需求的成功安全架构：

• COBIT原则和使能技术：提供了关于业务一致性、最大化交付和收益的最佳实践和指导。
• COBIT过程评估模型（PAM）：提供了企业级安全架构的需求过程和控制的完整视图。
• SABSA层和框架：为COBIT中的每个需求、控制和过程，创建并定义了一个自顶向下的架构。
• TOGAF框架：对于定义架构目标、收益和远景，以及建立和实施项目来实现这些目标非常有用。
• CMMI模型：有助于为管理层和架构委员会提供可见性，并报告架构随时间推进的成熟度。

启动企业安全架构计划的简化版敏捷方法，确保企业安全架构是业务需求的一部分，尤其是要满足业务需求，并且可自动调整。

七、参考资料

1. ISACA, COBIT 5, USA, 2012, www.isaca.org/COBIT/Pages/COBIT-5-Framework-product-page.aspx

2. Thomas,M.; “The Core COBIT Publications: A Quick Glance,” COBIT Focus, 13 April 2015, www.isaca.org/Knowledge-Center/Research/Documents/COBIT-Focus-The-Core-COBIT-Publications-A-Quick-Glance_nlt_Eng_0415.pdf

3. Op cit, ISACA

4. The Open Group, “Welcome to TOGAF 9.1, an Open Group Standard, http://pubs.opengroup.org/architecture/togaf9-doc/arch/

5. The Open Group, “TOGAF 9.1 Architecture Development Cycle,” http://pubs.opengroup.org/architecture/togaf9-doc/arch/chap05.html

6. CMMI Institute, “CMMI Maturity Levels,” http://cmmiinstitute.com/capability-maturity-model-integration

7. Rassoul Ghaznavi-Zadeh;“Enterprise Security Architecture – A Top-down Approach”. www.isaca.org/-/media/files/isacadp/project/isaca/articles/journal/2017/volume-4/enterprise-security-architecture-a-top-down-approach_joa_eng_0717.pdf