Thiết kế và triển khai hệ thống phát triển phần mềm tự động an toàn theo mô hình DevSecOps

LỜI CÁM ƠN

1. MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

1.3. Đối tượng nghiên cứu

1.4. Phạm vi nghiên cứu

1.5. Những đóng góp của khóa luận

1.5.1. Tính mới của đề tài

1.5.2. Khả năng ứng dụng thực tế của đề tài

1.6. Cấu trúc của khóa luận

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Các mô hình phát triển phần mềm truyền thống

2.1.1. Waterfall

2.1.2. Agile

2.2. Tình hình nghiên cứu

2.3. Mô hình DevSecOps

2.3.1. Các nguyên tắc đặc trưng cho DevSecOps

2.4. Tích hợp và triển khai liên tục

2.4.1. Phát triển phần mềm liên tục

2.4.2. Phân phối liên tục

2.4.3. Triển khai liên tục

2.5. Hệ thống quản lý phiên bản mã nguồn

2.5.1. Tổn hạng

2.5.2. Hệ thống quản lý phiên bản tập trung

2.5.3. Hệ thống quản lý phiên bản phân tán

2.5.4. Lợi ích của hệ thống quản lý mã nguồn

2.6. Container hóa và quản lý hạ tầng container

2.6.1. Quản lý và điều phối

2.7. Bảo mật quá trình phát triển phần mềm

2.7.1. SonarQube - Phân tích chất lượng mã nguồn

2.7.2. OWASP Dependency Check - Kiểm tra các thành phần phụ thuộc

2.7.3. Kubei - Quét lỗ hổng các cụm Kubernetes

2.7.4. Arachni - Kiểm tra bảo mật ứng dụng web

2.7.5. ELK Stack - Giám sát tích hợp và triển khai liên tục

3. PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1. Phân tích và thiết kế hệ thống

3.1.1. Trang web quản trị hệ thống

3.1.2. Quản lý phiên bản mã nguồn - Kho lưu trữ mã nguồn (GitLab)

3.2. Triển khai liên tục

3.2.1. Giám sát tích hợp và triển khai liên tục - ELK Stack

4. TRIỂN KHAI HỆ THỐNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

4.1. Giới thiệu dự án thử nghiệm

4.1.1. Kịch bản 1 - Triển khai DevSecOps cho dự án quản trị hệ thống (Administration Dashboard)

4.1.2. Kịch bản 2 - Phát triển tính năng mới trên Dashboard có tồn tại lỗ hổng tại mã nguồn

4.1.3. Kịch bản 3 - Phát triển tính năng mới trên Dashboard có tồn tại lỗi cơ bản của ngôn ngữ lập trình

4.1.4. Kịch bản 4 - Triển khai DevSecOps cho dự án thương mại Kmarket

4.2. Đánh giá hệ thống đã triển khai

5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC A

A.1. Nội dung tập tin Jenkinsfile

A.2. Nội dung tập tin Dockerfile

A.3. Nội dung tập tin build.sh

A.4. Nội dung tập tin deploy.sh

A.5. Nội dung tập tin giab-ci

PHỤ LỤC B

B.1. Danh sách hình vẽ

I. Giới thiệu về DevSecOps

Mô hình DevSecOps là sự kết hợp giữa phát triển phần mềm, vận hành và bảo mật. Mục tiêu chính của mô hình này là tích hợp bảo mật vào từng giai đoạn của quy trình phát triển phần mềm. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro từ các lỗ hổng bảo mật, đồng thời đảm bảo rằng sản phẩm được phát triển nhanh chóng và an toàn. Theo một nghiên cứu, việc áp dụng DevSecOps có thể giảm thời gian phát triển và phát hành phần mềm lên đến 30%. Mô hình này không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn tăng cường sự tin tưởng của khách hàng vào sản phẩm. Việc tích hợp bảo mật sớm trong quy trình phát triển giúp phát hiện và khắc phục các lỗ hổng ngay từ đầu, thay vì phải xử lý chúng ở giai đoạn cuối cùng.

1.1. Lợi ích của DevSecOps

Việc áp dụng DevSecOps mang lại nhiều lợi ích cho các tổ chức phát triển phần mềm. Đầu tiên, nó giúp tăng cường bảo mật cho sản phẩm bằng cách phát hiện sớm các lỗ hổng. Thứ hai, mô hình này giúp cải thiện quy trình phát triển, giảm thiểu thời gian và chi phí. Cuối cùng, DevSecOps tạo ra một môi trường làm việc hợp tác hơn giữa các nhóm phát triển, vận hành và bảo mật. Theo một báo cáo, 60% các tổ chức áp dụng DevSecOps đã ghi nhận sự cải thiện trong việc phát hiện và khắc phục lỗi bảo mật.

II. Quy trình DevSecOps

Quy trình DevSecOps bao gồm nhiều giai đoạn, từ lập kế hoạch, phát triển, kiểm thử đến triển khai. Mỗi giai đoạn đều có sự tham gia của các chuyên gia bảo mật để đảm bảo rằng các biện pháp bảo mật được thực hiện đúng cách. Trong giai đoạn lập kế hoạch, các yêu cầu bảo mật được xác định và tích hợp vào kế hoạch phát triển. Trong giai đoạn phát triển, mã nguồn được kiểm tra liên tục để phát hiện các lỗ hổng. Giai đoạn kiểm thử cũng bao gồm các bài kiểm tra bảo mật để đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn bảo mật. Cuối cùng, trong giai đoạn triển khai, các biện pháp bảo mật được thực hiện để bảo vệ hệ thống sau khi sản phẩm được phát hành.

2.1. Tích hợp liên tục và triển khai liên tục

Tích hợp liên tục (CI) và triển khai liên tục (CD) là hai thành phần quan trọng trong quy trình DevSecOps. CI cho phép các nhà phát triển tích hợp mã nguồn vào một kho lưu trữ chung nhiều lần trong ngày, giúp phát hiện lỗi sớm. CD đảm bảo rằng mã nguồn được triển khai tự động vào môi trường sản xuất sau khi đã được kiểm thử. Việc áp dụng CI/CD giúp tăng tốc độ phát triển và giảm thiểu rủi ro, đồng thời đảm bảo rằng sản phẩm luôn ở trạng thái sẵn sàng để phát hành.

III. Công cụ hỗ trợ DevSecOps

Có nhiều công cụ hỗ trợ cho quy trình DevSecOps, bao gồm Jenkins, GitLab, SonarQube và ELK Stack. Jenkins là một công cụ tự động hóa giúp thực hiện CI/CD, trong khi GitLab cung cấp một nền tảng quản lý mã nguồn. SonarQube được sử dụng để phân tích chất lượng mã nguồn và phát hiện các lỗ hổng bảo mật. ELK Stack giúp giám sát và phân tích log, giúp phát hiện các vấn đề bảo mật trong thời gian thực. Việc sử dụng các công cụ này giúp tối ưu hóa quy trình phát triển và bảo mật, đồng thời tăng cường khả năng phát hiện và khắc phục lỗi.

3.1. Tích hợp công cụ vào quy trình

Tích hợp các công cụ vào quy trình DevSecOps là rất quan trọng để đảm bảo rằng các biện pháp bảo mật được thực hiện hiệu quả. Các công cụ như Jenkins và GitLab có thể được cấu hình để tự động hóa các quy trình kiểm tra bảo mật. SonarQube có thể được tích hợp vào quy trình CI để phân tích mã nguồn ngay khi có sự thay đổi. Điều này giúp phát hiện các lỗ hổng bảo mật ngay từ đầu, giảm thiểu rủi ro và đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng các tiêu chuẩn bảo mật.

IV. Đánh giá và ứng dụng thực tế

Việc áp dụng DevSecOps trong thực tế đã cho thấy nhiều kết quả tích cực. Các tổ chức đã ghi nhận sự cải thiện trong quy trình phát triển, giảm thiểu thời gian phát hành sản phẩm và tăng cường bảo mật. Nghiên cứu cho thấy rằng các doanh nghiệp áp dụng DevSecOps có khả năng phát hiện và khắc phục lỗi bảo mật nhanh hơn 50% so với các doanh nghiệp không áp dụng. Điều này cho thấy rằng DevSecOps không chỉ là một xu hướng mà còn là một giải pháp thực tiễn cho các vấn đề bảo mật trong phát triển phần mềm.

4.1. Thách thức trong việc triển khai

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc triển khai DevSecOps cũng gặp phải một số thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là sự thay đổi trong văn hóa tổ chức. Các nhóm phát triển, vận hành và bảo mật cần phải hợp tác chặt chẽ hơn, điều này có thể gặp khó khăn trong các tổ chức có cấu trúc phân cấp. Ngoài ra, việc đào tạo nhân viên về các công cụ và quy trình mới cũng là một thách thức lớn. Tuy nhiên, với sự hỗ trợ và cam kết từ lãnh đạo, các tổ chức có thể vượt qua những thách thức này để đạt được thành công trong việc triển khai DevSecOps.

Khóa luận tốt nghiệp: Thiết kế và triển khai hệ thống phát triển phần mềm tự động an toàn theo mô hình DevSecOps