Tool for Transforming BPMN4FRSS Models to Attack Scenarios

Bc. Ondřej Holiš

Bachelor's thesis

Abstract:

Zajištění bezpečnosti softwarových systémů se stalo nezbytnou součástí dnešní společnosti vzhledem k jejich časté interakci s citlivými údaji a zásadní roli v každodenních činnostech. I přesto, že mají systémy vysoká bezpečnostní opatření, stále na ně mohou být provedeny úspěšné kybernetické útoky. V takových případech přichází na řadu forenzní vyšetřování. Tento proces však může být velmi náročný na prostředky potřebné k jeho provedení. Z tohoto důvodu se zavádějí forenzně připravené softwarové systémy, které tyto prostředky redukují a celkově zvyšují šanci na úspěšnou realizaci. Forenzně připravené systémy zahrnují především proaktivní přípravu na efektivní shromažďování, uchovávání a analýzu digitálních důkazů. Navzdory důležitosti forenzní připravenosti zůstává v praktickém testování těchto systémů značná mezera. Cílem této práce je zaplnit zjištěnou mezeru zavedením nové metody pro ověřování vzniku potenciálních důkazů v napadeném systému. Konkrétně je útok na systém vymodelován pomocí Business Process Model and Notation for Forensic-Ready Software Systems (BPMN4FRSS) a následně přetransformován do útočného scénáře spustitelného v aplikaci Cryton. Tato transformace je provedena pomocí nástroje představeného v této práci. Cryton provede zadaný scénář útoku v kontrolovaném prostředí a poté se pokusí sesbírat potenciální důkazy z napadeného systému. Tento přístup vyžaduje provedení sémantického mapování BPMN4FRSS modelu na útočný scénář. Je nutné provést podrobnou analýzu notace BPMN4FRSS s cílem identifikovat klíčové vzory a omezení ovlivňující toto mapování. Na základě toho je vyvinut nástroj, který danou transformaci automatizuje. Výsledný implementovaný nástroj umožňuje analytikům proaktivně vyhodnocovat a zvyšovat forenzní připravenost systémů pomocí teoretických modelů a praktických spustitelných scénářů.

Abstract:

Ensuring the security of software systems is increasingly crucial in today's society due to their frequent interaction with sensitive data and critical role in everyday activities. Despite the implementation of high-security measures, incidents can still occur. In such instances, forensic investigation comes into play. However, this process is very laborious and expensive. Therefore, forensic-ready software systems are being introduced to streamline the process and improve the probability of successful realisation. Forensic-ready software systems involve proactive preparation for the effective collection, preservation, and analysis of digital evidence. Despite the importance of forensic preparedness, there is a significant gap in the practical testing of these systems. This thesis aims to fill this gap by introducing a novel method for verifying the emergence of potential evidence in a system under attack. Specifically, the attack on a system is modelled using the Business Process Model and Notation for Forensic-Ready Software Systems (BPMN4FRSS) and then transformed into an executable attack scenario in Cryton. This transformation is facilitated by the tool introduced in this thesis. Cryton executes the specified attack scenario in a controlled environment and attempts to collect potential evidence from the compromised system. This approach involves performing a semantic mapping of the BPMN4FRSS model to the attack scenario, requiring a detailed analysis of the BPMN4FRSS notation to identify key patterns and constraints affecting this mapping. Subsequently, a tool is developed to automate the transformation. The resulting implemented tool enables analysts to proactively evaluate and enhance the forensic readiness of systems using theoretical models and practical, executable scenarios.

Keywords

Forensic Readiness, Forensic-Ready Software Systems, BPMN, BPMN4FRSS, Cryton, Model-to-Text Transformation

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 5. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 25. 6. 2024
• Supervisor: RNDr. Lukáš Daubner, Ph.D.
• Reader: RNDr. Martin Macák, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / field:
Informatics / Informatics