Logging de Aplicação

O logging é uma dimensão muito importante de uma aplicação, mas que é amplamente negligenciada durante o seu processo de design, assim como a segurança de software. Não é a toa que uma das práticas iniciais recomendadas pelo BSIMMv2 (AA1.1) dê enfoque aos mecanismos de segurança, conteúdo no qual o logging se enquadra.

Talvez seja o fato dos principais interessados: auditor, desenvolvedor e administrador do sistema, não estarem tão interessados assim, desde o princípio (abordagem build security outside in). O administrador do sistema normalmente não é estimulado a pensar nos sinais que a aplicação deva lhe fornecer para atuar diante de questões de produção. O auditor só chega em cena, depois que o circo começa a pegar fogo, ou por imposição regulatória. Já o desenvolvedor, se vale das ferramentas de debug para resolver os problemas de código, desdenhando do log.

Mas considere que você esteja numa situação privilegiada, na qual pode pensar em logging antes que necessite de fato do log. Que caminho seguir? De forma bem objetiva e resumida recomendaria as seguintes etapas para o sucesso da sua iniciativa de logging.

Reconheça a aplicabilidade do log
Para reconhecer a aplicabilidade é fundamental levantar que cenários serão tratados pela sua organização. Isso pode partir das atividades comuns dos papéis citados anteriormente. Por exemplo, o auditor precisará atuar diante de cenários que envolvam ataques, uso inadequado e falhas. Já o desenvolvedor e o administrador se interessariam mais por cenários de falhas, erros e desempenho. Inclua as seguintes questões durante a sua análise:

• A que servirá o log? Essa questão lhe ajudará a se afastar da tecnologia e perceber que o log possui um objetivo e que este deve ser o foco. Temos alguns exemplos:
• Garantir não repúdio de ações executadas por usuários autênticos.
  
• Reconhecer fluxos de execução ou entradas para a aplicação reconhecidamente suspeitas.
  
• Identificar a linha do código fonte que comprometeu a execução da aplicação.
• Mostrar a pilha de execução relacionada a determinado falha da aplicação.
• Recuperar os dados que eram processados no momento de alguma falha.
• Reconhecer quando determinados eventos são iniciados e concluídos.
• Reconhecer o tempo de processamento de determinadas ações da aplicação.
• Reconhecer o estado de recursos, como espaço disponível em disco.
• Como o log será consumido? Essa questão vai influenciar diretamente no conteúdo do log, que deverá ser elaborado para que as diferentes formas de consumo sejam possíveis.
• Manualmente com/sem apoio de ferramentas automatizadas ou automaticamente. 
• Qual a origem dos registros do log? Definição que lhe orientará quanto a dinâmica para consolidar os registros, além de dar um tratamento homogêneo independente da origem.
• Aplicação, WAF, servidor de aplicação, etc.
• Como o log será armazenado? Sua infraestrutura terá que estar preparada para receber os registros, garantir a sua segurança, oferecer acesso concorrente, etc.
• Arquivo, banco de dados e/ou console.
• Dimensão máxima da base.
• Segmentação do arquivo.

Defina o conteúdo do log
Uma vez que se tem a noção do que se espera do log e do ambiente em que ele estará inserido, chega o momento da definição do seu conteúdo. Uma abordagem bastante interessante é o reconhecimento dos eventos que devem ser encontrados no log. Como nosso interesse está muito voltado para segurança, nada mais natural que tratar de tais eventos. Anton Chuvakin e Gunnar Peterson sugerem os seguintes eventos:

• Autenticação, autorização e acesso:
• Decisões com falha ou sucesso relacionadas a autorização e autenticação.
• Acesso a sistema, a dados e componentes; e
• Acesso remoto, incluindo aqueles entre componentes de uma mesma aplicação em ambientes distribuídos.
• Mudanças:
• Mudanças em sistema ou aplicação (especialmente quando envolva alteração de privilégios).
• Mudanças de dados (incluindo a criação e destruição), e
• Instalação e mudanças em componentes e aplicações.
• Problemas de disponibilidade:
• Inicio e encerramento de sistemas, aplicações e módulos ou componentes de aplicações, e
• Sucesso e falhas de backup que afete disponibilidade.
• Problemas com recursos:
• Recursos excedendo suas capacidades.
• Problemas com conectividade.
• Limites estourados.
• Indicação de ameaças:
• Entradas inválidas ou outros abusos da aplicação.
• Outros problemas com a aplicação que comprometa a sua operação.

É praticamente impossível levantar todos os eventos de uma aplicação, mas quanto mais ampla for a lista, mais condições se tem de conduzir a forma de elaboração do registro. Definidos os eventos, você pode estabelecer uma convenção de dados do registro relacionado a cada evento. Essa é uma forma de reduzir o poder discricionário do desenvolvedor em definir o conteúdo do log, fonte patente de problemas.

Definidos os eventos, é recomendável usar uma forma de categorização dos registros do log. Tal categorização lhe permite priorizar sua atenção diante dos eventos produzidos pela aplicação. A maneira amplamente difundida é pela sua prioridade ou criticidade, que na maioria dos casos varia de trace, nível menos crítico, até fatal, nível mais crítico. A justificativa para cada categoria segue abaixo:

• FATAL – apropriado para eventos que indiquem uma falha crítica de serviço. Se um serviço emitir um erro FATAL, ele está completamente incapaz de responder. Ex. Indisponibilidade total de um dos componentes-chave da aplicação.
• ERRO – apropriado para eventos que indiquem uma descontinuidade em uma requisição ou habilidade do serviço em responder. Um serviço deve ter alguma capacidade de continuar a responder a requisições mesmo na presença de ERROs. Os ERROs não podem ser tolerados pela aplicação e devem ser investigados imediatamente.
• AVISO – apropriado para eventos que indiquem um erro não crítico em determinado serviço. Erros resumidos ou brechas menores em requisições recaem sobre essa categoria. A distinção entre AVISO e ERRO é muito tênue. Um critério simples é se a falha resulta em chamada de suporte pelo usuário. Caso a resposta seja positiva, escolha ERRO, caso contrário use AVISO. Os AVISOs podem ser tolerados pela aplicação, mas devem sempre ser justificados e examinados. Ex. Aplicação operando em modo debug. O console da aplicação não impõe controle de acesso.
• INFO – apropriado para eventos do ciclo de vida de serviços e outras informações cruciais relacionadas. Mensagens INFO para uma determinada categoria de serviço devem revelar qual o estado corrente do serviço. Outra definição de mensagens INFO, registram ações que alteram significativamente o estado da aplicação. Ex. Atualização do banco de dados, requisição.
• DEBUG – apropriado para mensagens que incorporam informações extras aos eventos de ciclo de vida. Informação de desenvolvimento ou mais aprofundada necessária para o suporte é a base para esta prioridade. Pode-se considerar a pilha de execução e mensagens trocadas com sistemas externos a aplicação.
• TRACE – informação muito detalhada de interesse de desenvolvedores. Tais mensagens são mantidas por um período de tempo muito pequeno quando a aplicação entra em produção e devem ser consideradas temporárias. A dificuldade em se distinguir mensagens DEBUG e TRACE é a mais elevada. Uma vez que se considere um bloco de instruções de logging  desprezível após o desenvolvimento e teste da aplicação, provavelmente ele deve ser classificado como TRACE. Estas mensagens podem conter, por exemplo, além dos métodos de classes no fluxo de execução, os argumentos que cada método recebe e devolve.

As categorias citadas anteriormente servem apenas como um exemplo a ser considerado para definir as categorias que fizerem sentido para os objetivos do logging .

Outra dimensão recomendada para categorizar os registros é a segurança. Todos os eventos considerados por Anton Chuvakin e Gunnar Peterson recaem sobre essa categoria.

Disponibilize o mecanismo de logging
A maneira mais recomendada para conceber um mecanismo de logging é adaptar uma das diversas bibliotecas disponíveis de acordo com suas necessidades.
Dentre as funcionalidades oferecidas por uma biblioteca de logging, as seguintes se destacam:

• Administração da saída (dimensão, backup, divisão, gravação, etc.)
• Classificação dos registros (criticidade/prioridade/segurança).
• Gerenciamento de concorrência.

Tais funcionalidades estão presentes em várias bibliotecas como, por exemplo: Enterprise Library, SLF4J e ESAPI. A ESAPI merece um destaque especial por este post, pois foi concebida com pretensões muito ousadas no que se refere a segurança. Decorre daí a possibilidade de instrumentar de forma bastante simples a aplicação, para que ela se adapte automaticamente diante de cenários de ataque, a partir do uso do AppSensor.

Instrua os desenvolvedores
Uma vez que se defina o que e como logar, para que se obtenha sucesso nessa iniciativa, o desenvolvedor deve ser “bombardeado” de treinamento, orientação e acompanhamento para garantir o uso adequado do mecanismo e, principalmente, que o conteúdo dos registros seja completo e compreensível para o fim a que ele se destina.

Considerações Finais
Apresentamos algumas etapas fundamentais no processo de estruturação do logging de aplicações. Cada fase mereceria diversos posts para contemplar assuntos tão extensos, mas por limitações de tempo tivemos que nos limitar a elas.

São ainda questões interessantes a serem discutidas:

• Como ajustar o logging de uma aplicação que usa um WAF?
• Como garantir que o conteúdo do log não seja subvertido pelo desenvolvedor?
• Como orquestrar o mecanismo de validação de entrada e saída e o mecanismo de logging para que a aplicação trabalhe segundo uma abordagem de segurança positiva?

Links Relacionados
http://tinyurl.com/3hv6mgv