БЕЗОПАСНОСТЬ В BACKEND-РАЗРАБОТКЕ: СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ И ШИФРОВАНИЯ ДАННЫХ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 004

Лисай В.Э.

технический директор Компания «Lookverse» (г. Москва, Россия)

БЕЗОПАСНОСТЬ В BACKEND-РАЗРАБОТКЕ: СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ И ШИФРОВАНИЯ ДАННЫХ

Аннотация: исследование концентрируется на безопасности данных в backend-разработке, с акцентом на методы защиты и шифрования. Цель работы — анализ существующих подходов к безопасности серверных систем и разработка гибридного метода, сочетающего современные способы защиты для оптимального баланса между безопасностью и производительностью. Предложенный подход объединяет симметричное и асимметричное шифрование с ролевым контролем доступа и многофакторной аутентификацией. В статье анализируются процессы выбора, применения и управления ключами шифрования, а также механизмы аутентификации. Исследование начинается с обзора существующих работ и переходит к детальному рассмотрению гибридного подхода. В заключении подчеркиваются преимущества метода: улучшение конфиденциальности и целостности данных, снижение рисков несанкционированного доступа и улучшение аутентификации.

Ключевые слова: Ъаекепё-разработка, безопасность данных, шифрование, контроль доступа, многофакторная аутентификация, гибридный метод защиты.

Введение.

Защита данных на уровне сервера занимает центральное место в современной цифровой эпохе. С увеличением зависимости предприятий от серверных систем для хранения и обработки конфиденциальной информации, важность эффективных механизмов защиты и шифрования данных становится все более очевидной. Серверы являются ключевой составляющей

инфраструктуры веб- и мобильных приложений, а также других программных решений, что делает их привлекательными целями для атак. Современные методы защиты и шифрования играют важную роль в обеспечении безопасности серверных систем. Данное исследование посвящено анализу современных стратегий, инструментов и практик, направленных на защиту данных, поддержание их конфиденциальности, целостности и доступности [1].

Проблематика безопасности и шифрования в контексте серверной разработки охватывает множество аспектов, требующих тщательного рассмотрения [2] [3]:

• Утечки данных: основная опасность заключается в риске несанкционированного доступа и кражи конфиденциальной информации из-за уязвимостей в защите.

• Слабое шифрование: использование устаревших алгоритмов и неправильное управление ключами могут сделать данные уязвимыми.

• Регулирование конфиденциальных данных: соблюдение нормативных требований (GDPR, CCPA, HIP) по защите данных представляет собой сложную задачу для многих организаций.

• Производительность: необходимо находить баланс между защитой данных и поддержанием высокой производительности системы.

• Управление ключами: важно обеспечить безопасное создание, хранение и уничтожение ключей шифрования.

• Аутентификация и авторизация: доступ к данным должен предоставляться только авторизованным пользователям.

• Внутренние угрозы: защита от действий сотрудников, способных нанести вред информационной безопасности.

• Безопасность в облаке: обеспечение защиты данных в облачных хранилищах становится критически важным аспектом.

• Интеграция безопасности: обеспечение согласованности между различными компонентами системы критически важно для поддержания ее защищенности.

• Ограниченные ресурсы: небольшие компании могут столкнуться с трудностями в реализации комплексных мер безопасности.

• Новые угрозы: отслеживание и адаптация к постоянно меняющемуся ландшафту угроз требует постоянного внимания.

• Обучение пользователей: повышение осведомленности среди пользователей и разработчиков является ключевым в обеспечении безопасности.

• Устаревшие системы: необходимость модернизации устаревших систем для обеспечения соответствия современным требованиям безопасности.

Для решения выявленных проблем, организации должны применять комплексный подход к обеспечению безопасности данных и шифрованию, активно обновлять свои методы защиты и оставаться в курсе новейших угроз и лучших практик.

Цель. Цель данной работы состоит в том, чтобы провести всеобъемлющее исследование и предложить инновационные решения в области защиты данных и шифрования для серверной части приложений. Конкретные задачи включают:

• Анализ современных методов обеспечения безопасности данных.

• Разработка и предложение гибридного метода защиты данных.

Актуальность. Современная информационная среда и особенности

работы с данными делают данное исследование крайне важным. Растущие угрозы безопасности данных требуют срочных действий, учитывая увеличение объемов данных и связанных с этим рисков. Значимость серверной разработки, обеспечивающей основу для веб- и программных приложений, подчеркивает необходимость строгих мер безопасности. Гибридный подход в защите данных отвечает на вызовы постоянно меняющихся киберугроз и предлагает эффективные способы реагирования на возможные уязвимости. Строгие нормативные требования, такие как GDPR, CCPA и HIP, усиливают актуальность статьи, требуя от организаций внедрения современных методов защиты [4]. Также рассматривается вопрос баланса между производительностью и безопасностью, стратегии для оптимизации операционной эффективности без

ущерба для безопасности. В современном мире, где конфиденциальная информация стала неоценимым активом, последствия утечек данных могут быть разрушительными, что делает предложенные в статье исследования и методы особенно актуальными и важными для улучшения практик безопасности в области серверной разработки.

Обзор литературы. Исследование [5] проводит анализ концепции сетей, основанных на намерениях (Intention-Based Networks, IBN), позволяющей использовать архитектуры SDN (Software-Defined Networking) для уточнения сетевых функций в соответствии с бизнес-целями, а не ограничиваться традиционными подходами к реализации сетевой инфраструктуры. Особое внимание уделено внедрению защиты данных на этапе проектирования сети, что соответствует современным нормативным требованиям, включая GDPR. Разработанная рамочная концепция, сочетающая SDN и IBN, демонстрирует улучшение в проектировании систем защиты данных. Реализация прототипа приложения на контроллере SDN ONOS показала возможности по выявлению и предотвращению утечек данных.

В работе [6] проведен анализ функционала SQL Server для обеспечения безопасности данных. Исследование подчеркивает широкие возможности данной СУБД, включая различные методы шифрования и аутентификации, которые помогают защищать данные в процессе разработки информационных систем, например, в «Компьютерном магазине». Рассмотренный процесс проектирования информационной системы включает в себя подробное описание архитектуры базы данных и ее функционала, что иллюстрирует значимость использования современных инструментов для обеспечения безопасности информационных систем.

Исследование [7] затрагивает использование компьютерных сетей и кластерных систем для организации распределенных вычислений. Анализируется распределенное приложение в виде чата, реализованное с помощью механизмов сокетов Python и СУБД PostgreSQL. Особенностью приложения является возможность обмена сообщениями в реальном времени

между пользователями, находящимися в разных локациях. Важную роль в приложении играют разработанные алгоритмы шифрования для защиты данных, передаваемых по сети, что включает шифрование паролей и сообщений. Применение инфраструктуры открытых ключей (PKI) для защиты данных и обеспечения целостности и конфиденциальности информации в распределенной сети подчеркивает важность безопасного проектирования и реализации сетевых приложений.

Эти исследования подчеркивают важность интеграции передовых технологий и стратегий для обеспечения безопасности данных на всех этапах от проектирования до реализации, и предоставляют примеры успешного применения современных технических решений в реальных проектах.

Методы. Основная задача обеспечения безопасности в разработке серверной части приложений заключается в защите конфиденциальных данных и поддержании целостности приложений. Следующие методы и практики являются критически важными компонентами этой задачи:

1. Использование HTTPS:

• Применение протокола HTTPS для шифрования данных, передаваемых между клиентом и сервером, помогает предотвратить перехват данных и атаки типа "человек посередине" [8].

Незащищённое Соединение

HTTP

5L Се

Зашифрованное Соединение

HTTPS

Рисунок 1. HTTPS соединение защищено.

2. Шифрование данных:

• Использование современных методов шифрования, таких как AES (Advanced Encryption Standard) и RSA (Rivest-Shamir-Adleman), как для передачи, так и для хранения данных. Важно также внедрять продвинутые методы управления ключами, включая их безопасное хранение и обновление. Для данных, находящихся в состоянии покоя, также стоит рассмотреть возможность использования таких инструментов, как шифрование диска или шифрование на уровне базы данных.

3. Безопасность API:

• Реализация надежных механизмов аутентификации и авторизации API, включая использование API ключей, OAuth и токенов JWT. Важно также внедрять механизмы защиты отoS-атак и координации частоты запросов.

4. Аутентификация и авторизация:

• Применение многофакторной аутентификации и принципа минимальных полномочий для усиления безопасности доступа к данным.

5. Политика разделения ресурсов по источникам (CORS):

• Настройка и правильная реализация политики CORS (Cross-Origin Resource Sharing) помогают ограничить кросс-доменные запросы и повысить безопасность веб-приложений [9].

Рисунок 2. Как работает CORS.

6. Проверка и очистка пользовательских данных:

• Эффективная проверка входных данных пользователей для предотвращения атак, таких как SQL-инъекции и XSS (Cross-Site Scripting). Использование параметризованных запросов в базах данных для дополнительной безопасности.

7. Управление сеансами:

• Реализация безопасного управления сеансами, включая защиту cookie, ограничение времени сеанса и использование безопасных токенов.

8. Обработка ошибок:

• Конфиденциальная обработка ошибок для предотвращения раскрытия важной информации. Безопасная регистрация ошибок и активный мониторинг для выявления подозрительной активности.

9. Заголовки безопасности:

Использование заголовков безопасности, таких как Content-Security-Policy (CSP), X-Content-Type-Options, X-Frame-Options и X-XSS-Protection, для предотвращения атак на веб-приложения.

10. Регулярные аудиты безопасности и тестирование:

• Проведение аудитов и тестирований на проникновение для выявления уязвимостей. Использование специализированных инструментов, таких как OWASP ZAP, Nessus и Burp Suite для тестирования безопасности.

11. Управление обновлениями:

• Поддержание актуальности всех компонентов программного обеспечения и применение патчей безопасности.

12. Регистрация и мониторинг:

• Централизованный сбор и анализ журналов для обнаружения и реагирования на инциденты. Использование систем обнаружения вторжений (Intrusion Detection Systems, IDS) и систем управления информацией о безопасности (Security Information and Event Management, SIEM).

Рисунок 3. IDS система.

13. Маскировка и редактирование данных:

• Защита конфиденциальной информации через маскировку данных в процессах разработки и тестирования.

14. Обучение по безопасности:

• Регулярное обучение команд разработки и эксплуатации в области лучших практик безопасности.

15. Безопасность интеграции со сторонними сервисами:

• Интеграция сторонних сервисов и библиотек с соблюдением лучших практик безопасности.

Эти методы и практики обеспечивают основу для защиты серверной части приложений и должны рассматриваться как непрерывный и динамичный процесс в рамках разработки и поддержки приложений.

Методика: интеграция безопасного хранилища данных.

Укрепление серверных систем достигается за счёт интеграции безопасного хранилища данных, которое включает в себя применение современных методов шифрования, надежные механизмы аутентификации и строгий контроль доступа. Эти меры обеспечивают комплексную защиту конфиденциальных данных, хранящихся на серверах, от несанкционированного доступа и утечек информации.

1. Продвинутое шифрование: Использование современных алгоритмов шифрования, таких как AES-256 для защиты данных в состоянии покоя, и протокола TLS (Transport Layer Security) для защиты данных в процессе передачи. Ключи шифрования должны управляться надежно, с периодической их сменой и хранением в специализированных устройствах, таких как модули безопасности аппаратного уровня (Hardware Security Module, HSM).

2. Контроль доступа на основе ролей (RBAC): Реализация RBAC (Role-Based Access Control) для ограничения доступа к данным на основе ролей и разрешений. Это включает аудит и мониторинг доступа для обнаружения и предотвращения несанкционированных попыток доступа [10].

3. Многофакторная аутентификация (MFA): Внедрение MFA (Multi-Factor Authentication) для усиления процесса аутентификации, требующее от пользователей предоставления нескольких доказательств своей легитимности, например, одноразовых паролей или биометрических данных, что значительно снижает риск несанкционированного доступа.

Процедура реализации:

1. Оценка архитектуры: Проведение полной оценки архитектуры серверной системы и потоков данных для идентификации требований к шифрованию и безопасности.

2. Выбор и настройка шифрования: Выбор подходящих алгоритмов шифрования и настройка SSL/TLS-сертификатов для обеспечения безопасного обмена данными.

3. Настройка контроля доступа: Конфигурация политик безопасного хранилища с использованием RBAC, определение ролей и разрешений для доступа к данным.

4. Интеграция MFA: Внедрение многофакторной аутентификации в процессы проверки подлинности пользователей и приложений.

5. Мониторинг и аудит: Непрерывный мониторинг журналов доступа и системных событий с использованием инструментов SIEM для обнаружения подозрительной активности.

6. Регулярное обновление и адаптация: Постоянное обновление и адаптация шифровальных практик и политик доступа в ответ на новые угрозы и изменения в нормативных требованиях.

Преимущества:

• Конфиденциальность и целостность данных: Применение продвинутых методов шифрования и строгий контроль доступа обеспечивают защиту конфиденциальных данных.

• Снижение рисков: Многофакторная аутентификация и комплексный контроль доступа минимизируют вероятность несанкционированного доступа.

• Соответствие нормативным требованиям: Реализация обозначенных мер позволяет соответствовать регулятивным стандартам, таким как GDPR, HIP и другим.

• Улучшение управления доступом: Применение RBAC и многофакторной аутентификации улучшает процесс управления пользователями и их доступом к данным.

Эта методика объединяет преимущества продвинутого шифрования, контроля доступа и механизмов аутентификации, создавая комплексную систему безопасности для серверных систем, защищающую данные от внутренних и внешних угроз.

Заключение.

Обеспечение безопасности данных в области backend-разработки представляет собой критически важную задачу в современном информационном обществе. В рамках данного исследования были проанализированы современные методы и технологии защиты данных на сервере, а также был предложен инновационный гибридный подход, объединяющий различные методики защиты. Этот подход направлен на достижение оптимального баланса между уровнем безопасности и производительностью системы.

Важность применения современных и эффективных методов шифрования, контроля доступа и аутентификации не может быть переоценена. Они способствуют укреплению безопасности данных и защищают информационные системы от угроз, которые становятся все более изощренными. Гибридный подход, включающий как проверенные временем, так и новейшие технологии, позволяет формировать глубокую и многоуровневую защиту.

Результаты данного исследования являются ценными для специалистов в области IT и кибербезопасности, предоставляя им знания и инструменты для

реализации надежных мер безопасности в серверных системах. Продолжение развития и адаптация к новым угрозам будет поддерживать высокий уровень защиты в быстро меняющемся цифровом мире, гарантируя конфиденциальность, целостность и доступность критически важных данных.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Меза Монтеро Д. Анализ безопасности и конфиденциальности в веб-приложении для бронирования помещений и офисов в Эквадоре. // Теория и практика современной науки. 2023(5 (95)): С. 289-93;

2. Тяги А. К., Рекха Г., Сринатх Н. За пределами шумихи: концепции Интернета вещей, проблемы безопасности и конфиденциальности. В "Достижениях в области науки о принятии решений, обработки изображений, безопасности и компьютерного зрения: Международная конференция по новым тенденциям в инженерии" (ICETE). // Международное издательство "Спрингер" Том 1, 2020, С. 393-407;

3. Милославская Н., Толстой А. Интернет вещей: проблемы и решения в области информационной безопасности. // Кластерные вычисления. 15 марта 2019, 22: С. 103-19;

4. Грегори В.У. Трансграничные потоки данных, общий регламент защиты персональных данных и управление данными. // Вестник международных организаций: образование, наука, новая экономика. 2022,17(1): С. 56-95;

5. Уйчич Б.Е., Сандерс Ч. Интенсивная защита данных для программно-определяемых сетей. // Конференция I E E E по разработке сетевого программного обеспечения (NetSoft). С. 271-275;

6. Бознак Э.А. Возможности СУБД Microsoft SQL Server по шифрованию данных, на примере информационной системы «Компьютерный магазин». // 1пЦифровизация и кибербезопасность: современная теория и практика 2021 С. 176-180;

7. Барыгин А.С., Зайченко E. Использование функций шифрования при передаче сообщений в распределенном приложении. // Межгосударственное образовательное учреждение высшего образования «Белорусско-Российский университет», 2021. С. 96;

8. Айвалиотис Д. Администрирование сервера NGINX. // Litres, 2022;

9. Ульби Т.В., Лапонина О.Р. Модуль управления доступом на основе атрибутов для веб-запросов из разных источников. // International Journal of Open Information Technologies. 2023,11(5): С. 128-36;

10. Махалакшми Дж., Редди А.М., Совмья Т., Чоудари Б.В., Раджу Пр. Повышение безопасности облака с помощью AuthPrivacyChain: основанный на блокчейне подход к контролю доступа и защите конфиденциальности. // Международный журнал интеллектуальных систем и приложений в инженерии. 2023, 17 мая,11^): С. 370-84

Lisai V.E.

Company «Lookverse» (Moscow, Russia)

SECURITY IN BACKEND DEVELOPMENT: MODERN METHODS OF DATA PROTECTION AND ENCRYPTION

Abstract: research focuses on data security in backend development, with an emphasis on security and encryption methods. The purpose of the work is to analyze existing approaches to the security of server systems and develop a hybrid method that combines modern security methods for an optimal balance between security and performance. The proposed approach combines symmetric and asymmetric encryption with role-based access control and multi-factor authentication. The article analyzes the processes of selecting, applying and managing encryption keys, as well as authentication mechanisms. The study begins with a review of existing work and proceeds to a detailed consideration of the hybrid approach. In conclusion, the advantages of the method are emphasized: improving data confidentiality and integrity, reducing the risks of unauthorized access and improving authentication.

Keywords: backend development, data security, encryption, access control, multi-factor authentication, hybrid protection method.