Впервые поддержка классификации CWE появилась в PVS-Studio с релизом 6.21, который состоялся 15 января 2018 года. С тех пор прошло уже очень много времени, и хотелось бы рассказать об улучшениях, связанных с поддержкой этой классификации в последних версиях анализатора.

Мы позиционируем анализатор PVS-Studio не только как средство для поиска опечаток и ошибок в коде, но и как инструмент статического тестирования защищённости приложений (Static Application Security Testing, SAST). Для этого необходимо уметь находить ошибки и потенциальные уязвимости, а также сопоставлять их с различными стандартами (например CWE, OWASP, SEI CERT, MISRA, AUTOSAR). Почему именно потенциальные уязвимости? Потому что они (CWE) станут реальными уязвимостями (CVE), только если кто-нибудь начнёт их эксплуатировать. А для этого нередко должно совпасть множество порой не связанных между собой факторов.

Именно с этой целью мы решили проверить, а насколько же хорошо PVS-Studio покрывает самые распространённые на данный момент дефекты. Для этого достаточно обратиться к списку CWE Top 25, который мы почему-то долго обходили стороной. Что ж, пора исправляться!

CWE. Что такое и с чем едят

Думаю, для продолжения не помешает освежить в памяти основные моменты и определения. Если вы хорошо ориентируетесь в терминологии, знаете, чем отличается CVE от CWE, зачем нужен CVSS, как ранжируется CWE Top 25, то можете пропустить этот раздел. Остальным настоятельно советую ознакомиться для удобства дальнейшего чтения. Далее довольно вольный перевод и интерпретация некоторых пунктов CWE FAQ и CVE FAQ:

Чем «дефект» (недостаток) отличается от уязвимости в ПО?

Дефекты (недостатки) – это ошибки, сбои и прочие проблемы реализации, проектирования или архитектуры программного обеспечения, которые могут привести к уязвимостям.

Уязвимости – уже найденные кем-то ошибки, которые могут быть напрямую использованы злоумышленниками для получения доступа к системе или сети, нарушения работы сервисов и так далее.

Что такое CWE, чем отличается от CVE и при чем тут CVSS?

• CWE (Common Weakness Enumeration) – общий перечень дефектов (недостатков) безопасности.
• CVE (Common Vulnerabilities and Exposures) – перечень уязвимостей и дефектов, обнаруженных в различном программном обеспечении.
• CVSS (Common Vulnerability Scoring System) – числовая оценка, показывающая потенциальную серьёзность уязвимости (CVE). Она основана на стандартизированном наборе характеристик.

Что такое CWE Top 25?

CWE Top 25 – это список наиболее опасных и распространённых недостатков. Эти недостатки опасны потому, что часто их легко найти и использовать. Они могут позволить злоумышленникам помешать работе приложения, украсть данные или даже полностью захватить систему. CWE Top 25 – это значимый ресурс сообщества, который может помочь разработчикам, тестировщикам, пользователям, а также руководителям проектов, исследователям безопасности и преподавателям получить представление о наиболее распространённых и опасных на данный момент недостатках безопасности.

Каков алгоритм составления и ранжирования списка CWE Top 25?

При составлении текущей редакции списка CWE Top 25 были использованы данные, полученные из национальной базы данных уязвимостей США (U.D. National Vulnerability Database (NVD)) за 2019–2020 годы. Далее команда исследователей использовала на полученных данных собственную формулу для расчёта порядка ранжирования, учитывающую частоту, с которой какой-либо недостаток (CWE) является основной причиной уязвимости, и потенциальную опасность эксплуатации. Частота и прогнозируемая серьёзность нормализованы относительно своих минимальных и максимальных значений.

Для вычисления частоты упоминания в формуле подсчитывается, сколько раз CVE ссылались на CWE в базе данных NVD. В расчёте используются только те CVE, которые имеют ссылку на CWE, поскольку использование полного набора данных привело бы к очень низким показателям частоты и незначительной разнице между различными типами дефектов.

Freq = {count(CWE_X' ∈ NVD) for each CWE_X' in NVD}

Fr(CWE_X) = (count(CWE_X ∈ NVD) — min(Freq)) / (max(Freq) — min(Freq))

Другим важным компонентом формулы ранжирования является расчёт серьёзности недостатка, который вычисляется по формуле:

Sv(CWE_X) = (average_CVSS_for_CWE_X — min(CVSS)) / (max(CVSS) — min(CVSS))

Ну и в конце вычисляется итоговая оценка путём перемножения оценки частоты упоминания на оценку серьёзности.

Score(CWE_X) = Fr(CWE_X) * Sv(CWE_X) * 100

Хотя этот метод и вносит некоторую предвзятость за счёт анализа только обнаруженных уязвимостей и потенциально может исключить широкий пласт данных, команда CWE считает, что в результате каждый год будет составляться более точный список CWE Top 25.

CWE Top 25 действительно обновляется каждый год?

Да, CWE Top 25 обновляется ежегодно. Предыдущие выпуски CWE Top 25 можно посмотреть в архиве.

Кто занимается составлением CWE Top 25?

Сообщество CWE включает как отдельных исследователей, так и представителей многочисленных организаций, научного сообщества и государственных структур, заинтересованных в активном сокращении и устранении недостатков в программном обеспечении. Конкретный список участников команды CWE можно получить на странице "CWE Community Members".

И зачем мне это знать?

Сегодня CWE используется как основное средство при обсуждении устранения и/или смягчения недостатков безопасности в архитектуре, дизайне, коде и реализации программного обеспечения. Организации используют CWE в качестве стандартной меры для оценки инструментов проверки безопасности ПО и в качестве общего базового стандарта для идентификации, предупреждения и смягчения негативных последствий.

Пару примеров ошибок?

Классификация CWE покрывает наиболее часто встречающиеся проблемы с разработкой ПО и различного оборудования. Например:

• программные дефекты: переполнения буферов, ошибки форматной строки; проблемы структуры и валидации данных; манипуляции со специальными элементами; ошибки путей; проблемы с обработчиками; ошибки пользовательского интерфейса; проблемы обхода каталогов и распознавания эквивалентности путей; ошибки аутентификации; ошибки управления ресурсами; недостаточный уровень проверки данных; проблемы оценки входящих данных и внедрение кода; проблемы предсказуемости и недостаточная «случайность» случайных чисел;
• аппаратные дефекты: ошибки вычислений, обычно связанные с процессорами, графикой, компьютерным зрением (Vision), искусственным интеллектом (AI), ПЛИС (FPGA) и микроконтроллерами (uControllers); вопросы разделения привилегий и контроля доступа, относящиеся к идентификации, общим ресурсам, контролю блокировок и другим возможностям и механизмам; вопросы питания, работы часов, обработки напряжения, тока или температуры, контроля тактовой частоты и сохранения/восстановления состояния.

Более подробно познакомиться с классификацией можно на сайте cwe.mitre.org.

Положение дел сегодня

С момента начала использования классификации CWE для диагностик PVS-Studio прошло более трёх лет, и хотелось бы отметить существенное увеличение их количества. Если в 2018 году мы покрывали всего 94 пункта списка CWE, то сейчас уже почти 130. Однако сегодня у нас разговор не про общее количество диагностик, а только про те, что входят в список наиболее опасных в 2021 году. Если же вас интересует полный список, то ознакомиться с ним можно в разделе "Соответствие CWE" нашей документации.

Ниже представлена таблица соответствия между списком CWE Top 25 2021 и диагностиками PVS-Studio с разделением по языкам программирования. В дальнейшем мы собираемся регулярно обновлять таблицу с покрытием CWE Top 25 на нашем сайте.

Как видно из таблицы, на данный момент статический анализатор PVS-Studio обеспечивает покрытие 52% (13 из 25) списка CWE Top 25 2021. Вроде 52% это не так и много, но тут стоит учесть, что работы в этом направлении продолжаются и в будущем мы сможем находить ещё больше дефектов. Если же сократить этот список до 10 наиболее опасных и распространённых недостатков, то картина станет лучше — общее покрытие вырастет до 80%. :) Но это уже совсем другая история.

Изменения в CWE Top 25 за последний год

Для самых искушённых предлагаю посмотреть краткую статистку по передвижениям в CWE Top 25 за последний год.

Пять самых крупных передвижений вверх:

Пять самых крупных передвижений вниз:

Большинство CWE, представленных в таблице выше, относятся к категориям, которые трудно поддаются анализу. Объяснить их снижение в рейтинге (а соответственно и появление в этой таблице) можно тем, что сообщество улучшило свои образовательные, инструментальные и аналитические возможности, тем самым уменьшив частоту упоминания ошибок, относящихся к данным категориям.

«Новички» в Top 25:

Ну и в конце – дефекты, которые выбыли из CWE Top 25 в 2021 году:

Заключение

Надеюсь, что данный материал был для вас интересен и помог разобраться в актуальной терминологии.

К счастью, в борьбе с потенциальными уязвимостями нам могут помочь статические анализаторы и поэтому, по традиции, мне хотелось бы предложить вам скачать и попробовать проверить свой проект статическим анализатором PVS-Studio. Вдруг и у вас в код закралась парочка CWE, которые только и ждут удобного момента, чтобы стать полноценными CVE :)

Дополнительные ссылки

• Технологии, используемые в анализаторе кода PVS-Studio для поиска ошибок и потенциальных уязвимостей.
• Потенциальная уязвимость.
• Уязвимость нулевого дня.
• Какая разница между DevOps и DevSecOps?
  
• OWASP, уязвимости и taint анализ в PVS-Studio C#. Смешать, но не взбалтывать.