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AI學習之旅系列 第 19

Day 19|Secure by Design:設計階段的安全思維

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⚠️ 免責聲明
本文為學習筆記與模擬教學,引用國際標準(CISA、NIST、ISO、OWASP 等)、公開新聞與研究報告整理。非正式教材或考試指定用書,實際應用請依組織需求、法規與合規調整。


一、為什麼要 Secure by Design?(設計階段安全的必要性)

  • 傳統做法:先開發,再測試 → 漏洞常在後期發現、修補成本高。
  • Secure by Design(又稱 Security by Design / SbD)強調:在設計階段就把安全納入系統架構與功能要求
  • CISA 指出:產品從一開始就要以安全為核心,而不是附加功能。(CISA)
  • TechTarget 定義:安全要成為設計流程的一部分,而不是之後補救。(TechTarget)

二、核心設計原則(Secure by Design)

原則 說明 來源
最小權限 (Least Privilege) 只給最少必要權限 NIST SP 800-160, OWASP
防禦縱深 (Defense in Depth) 多層防護避免單點失效 ENISA, UK Secure by Design
預設安全 (Secure Defaults) 系統出廠即安全,避免使用者需自行強化 OWASP Cheat Sheet
完整中介 (Complete Mediation) 每次請求皆重新驗證 Red Hat Secure Design
錯誤安全 (Fail-Secure) 系統錯誤時仍保持安全狀態 OWASP
開放設計 (Open Design) 安全性不依靠隱密,而是透明審核 Kerckhoffs’ Principle
持續保證 (Continuous Assurance) 安全測試與改善要持續 CISA, ISO 27034
最小攻擊面 (Minimize Attack Surface) 減少不必要接口與功能 OWASP, NIST

三、權威標準與參考模型

  • CISA 白皮書 《Principles and Approaches for Security-by-Design and -Default》
  • OWASP Secure Product Design Cheat Sheet
  • 英國政府 Secure by Design 原則文件
  • Red Hat 安全設計原則
  • ISO/IEC 27034 應用安全管理

四、SSDLC 與 Secure by Design 的整合

Secure by Design 是設計哲學,SSDLC(Secure Software Development Life Cycle) 則是把安全嵌入 需求 → 設計 → 開發 → 測試 → 部署 → 維運 的完整流程。兩者結合,能確保「安全從設計出發,並貫穿全生命週期」。

SSDLC 階段與安全活動

階段 安全活動 工具/方法 驗證點
規劃 / 需求 定義安全需求、威脅建模 STRIDE, PASTA 是否有安全需求文件?
設計 安全架構審查、接口最小化 Secure Design Review 是否有最小權限、錯誤安全設計?
開發 安全程式碼規範、SAST SonarQube, GitHub CodeQL Pull Request 有 SAST 檢查
測試 DAST / IAST、滲透測試 OWASP ZAP, Burp Suite 是否找到高危漏洞
部署 CI/CD 安全 Gate、簽章驗證 Sigstore, Vault Release 有簽章與掃描
維運 日誌監控、漏洞管理、金鑰輪替 SIEM, SOAR, SCA 是否符合 CISA KEV 修補要求

SSDLC 與 SbD 關係圖

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20251002/20171720vbGnqKAk3a.png

五、案例應用:Secure by Design 在真實專案中的實例

領域 / 公司 應用 / 啟示 關鍵設計元素
Datadog 平台內建安全控管 Threat modeling、最小權限
AWS 基礎設施設計以「假設被攻擊」為前提 區域隔離、權限最小化、監控
工控 / 能源 ICS 設計納入安全鏈路 通訊安全、模組隔離
自動駕駛 車用通訊設計安全內建 控制器、感測器防護

⚠️ 補充提醒 — 社群爆料:Vibe Coding 帳單風險

近期在社群上有案例指出:某 AI 課程老師在示範 Vibe Coding + Google API 時,因金鑰管理不當,導致所有請求流量都被計入自己帳單,最後被扣款一萬多元。雖然未見主流媒體驗證,但這案例提醒我們:即使是教學或 prototyping 階段,也必須將 API Key 管理與授權控制納入設計

風險點:

  • 金鑰暴露在前端或示範程式中
  • 未設置流量限額或 sandbox key
  • 沒有在 SSDLC 流程中定義「教學 / demo 安全」檢查清單

🔑 YC 建議:AI 開發中的金鑰保護小技巧

Step 1. 把所有金鑰放進 .env 檔案。
Step 2. 禁止 AI 讀寫 .env
Step 3. 建立 .env.sample,提供假值作為 AI / 學生參考。

實作補充

  • .env 加入 .gitignore,並設權限 chmod 600 .env
  • .env.sample 提供空值或 placeholder,讓 AI 參考。
  • 讀取方式(Python / Node.js)應避免 print / console.log 輸出金鑰。
  • Demo 環境應使用 sandbox key,並在雲端設定每日消費上限。
  • Secrets 建議使用 Vault / AWS Secrets Manager / GCP Secret Manager 管理。

Mermaid:金鑰安全流程

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20251002/20171720heG3lMiHMX.png

六、IoC / IoA:設計階段安全的偵測指標

  • IoA:設計文件缺乏安全需求、Threat modeling 缺失、架構圖開放接口過多。
  • IoC:API 金鑰被濫用、部署版本缺乏簽章、帳單異常飆升。

七、SOC / IR Playbook 切入

  1. 偵測:SAST/DAST/帳單異常告警
  2. 隔離:停用金鑰、下架版本
  3. 取證:保存程式碼、日誌、API 流量
  4. 修復:rotate key、補強設計控制
  5. 復原:重新部署
  6. 通報:主管機關與內部公告
  7. 改善:更新 SSDLC 流程

八、演練模版(Practice)

  • 設計審查演練:檢查新功能是否符合最小權限與錯誤安全。
  • Threat Modeling Workshop:針對 API 功能列出攻擊面。
  • CI/CD Pipeline 測試:驗證是否攔截高危套件。
  • 紅隊演練:模擬金鑰暴露,檢測是否能即時 rotate。

九、氛圍開發(Vibe Coding)的爽度與安全性平衡

爽度做法 安全補強 平衡點
Demo 直接用 API Key 使用限制型 Key,並設計 .env.sample Demo 快速,風險降低
快速產生原型 用 Sandbox / 測試金鑰 保留實驗感,避免真實成本
不做版本控管 仍推 Private Repo + SCA 即興寫,但留痕與檢查
直接上線 CI/CD pipeline 加 Gate 爽 deploy,但不放漏洞上線
全靠爽寫 插入 AI 安全提示 流暢寫程式,也有安全提醒

十、延伸閱讀


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