¿Qué son las pruebas de caja blanca? Todo lo que debes saber

¿Qué son las pruebas de caja blanca?

Las pruebas de caja blanca (pentesting white-box o white-box testing) son un tipo de pentesting en el que los evaluadores tienen acceso completo al código fuente y a la estructura interna del sistema, y con esto buscan vulnerabilidades de seguridad informática dentro del mismo.

En la ingeniería de software este tipo de prueba se utiliza para evaluar las partes esenciales de un sistema, sobre todo en aquellas empresas que fabrican su propio software o que en sus funciones requieren la integración de múltiples aplicaciones.

Diferencias entre los distintos tipos de pruebas de software

Existen tres métodos de prueba que se pueden aplicar a un software: pruebas de caja blanca, pruebas de caja negra o pruebas de caja gris.

• Las pruebas de caja blanca implican que el evaluador conozca el funcionamiento interno de la aplicación o sistema a evaluar. Tiene la información confidencial completa, incluyendo el código fuente. 
• En las pruebas de caja negra el evaluador debe hallar las vulnerabilidades sin ningún tipo de ayuda ni conocimiento sobre el sistema evaluado. Son útiles en las etapas de prueba de aceptación del usuario final y las pruebas de sistema.
• Las pruebas de caja gris son un punto intermedio entre la caja blanca y la caja negra. Se tiene cierta información confidencial como contraseñas de acceso y vista general de la arquitectura. Realizan ataques externos e internos.

Tipos de prueba de caja blanca

Existen distintos tipos de pruebas de caja blanca, cada una con un objetivo principal.

• Pruebas unitarias: Este método de prueba de caja blanca permite probar módulos individuales para determinar que funcionan como debe ser antes de integrarlos con otras unidades.
• Pruebas de integración: Son muy importantes durante las pruebas de software (software testing) porque permiten comprobar si los componentes que funcionaron bien de manera aislada pueden trabajar de forma conjunta y efectiva. 
• Pruebas de penetración: Los probadores simulan determinados ciberataques para verificar la calidad del software. En el proceso de pruebas de penetración se buscan las vulnerabilidades que tienen las líneas de código y se realizan pruebas de seguridad para saber si los datos que alberga la aplicación de software no corren peligro.
• Pruebas de trayectoria: Utilizan la estructura de un programa para crear un gráfico de flujo de control y probar diferentes rutas. Como este tipo de prueba depende de la estructura de control del programa, los probadores deben conocerla a fondo. 
• Pruebas condicionales: bBuscan comprobar si las condiciones lógicas para los valores dentro del código son falsas o verdaderas; es decir, le indican a los desarrolladores si el código cumple con los requisitos de la lógica interna de programación. 
• Pruebas en bucle: Sirven para evaluar si hay vulnerabilidades en determinados bucles o si los desarrolladores deben corregir el código para garantizar el correcto funcionamiento de un bucle. Los bucles son estructuras de control que repiten varias veces un conjunto de instrucciones o se utilizan para buscar y procesar datos en una base de datos. 
  

Técnicas de prueba de caja blanca

Las pruebas de caja blanca revisan la estructura interna del software para detectar brechas de seguridad que la hacen vulnerable a ciberataques. Lo hace de forma extensa, y para ello se vale de tres técnicas:

• Path coverage (prueba de cobertura de ruta): Se prueban las diferentes rutas de ejecución de un software en busca de vulnerabilidades. Este método de prueba estructural de caja blanca analiza el código fuente y permite confirmar que cada ruta posible en el flujo de control de un programa se ha probado al menos en una ocasión.
• Statement coverage (cobertura de declaración o cobertura de sentencia): Se evalúan todas las declaraciones ejecutables en el código fuente por, al menos, una vez. Permiten identificar si hay partes del código que no se usan, cuáles faltaron y eliminar el código muerto sobrante.  
• Branch coverage (cobertura de sucursales): Tiene como objetivo probar todas las ramas posibles en un código base para verificar que ninguna produzca un comportamiento anormal en la aplicación de software. Con esta técnica de prueba de caja blanca se evalúa que cada línea de código se ejecuta al menos una vez. 

4 herramientas utilizadas en las pruebas de caja blanca

Los hackers éticos que realizan pruebas de caja blanca se valen de recursos y herramientas. Algunas de las herramientas más utilizadas para realizar pentesting white-box son:

1. Metasploit: Es una herramienta que se utiliza para realizar pruebas de vulnerabilidad de redes y servidores y tiene estas principales características:

• Es de código abierto.
• Verifica las mitigaciones de vulnerabilidades y administra las evaluaciones de seguridad.
• Proporciona interfaces de terceros para pruebas de penetración.
• Sirve para escalada de privilegios, rastreo de paquetes, captura de pantalla, registradores de pulsaciones de teclas.

2. Nmap: Es una herramienta de administración de redes que monitorea las conexiones de red, escanea redes extensas, ayuda en la auditoría de hosts y servicios y detecta intrusiones. Otras características:

• Es de código abierto.
• Su descarga es gratuita.
• Análisis a nivel de paquete y de escaneo.

3. PyTest: Es una herramienta de prueba integral de Python que facilita la escritura de programas más eficientes, admite el desarrollo basado en pruebas (TDD) y también el desarrollo basado en el comportamiento (BDD). El PyTest también tiene estas características:

• Es de código abierto.
• Admite pruebas funcionales, unitarias y de API (Interfaz de Programación de Aplicaciones).

4. John the Ripper: Es una herramienta de recuperación y auditoría de seguridad de contraseñas que se ejecuta en diversos sistemas operativos, aunque en un principio se desarrolló para Unix. Además:

• Es una herramienta de software de código abierto para descifrar contraseñas.
• Es de uso gratuito.
• Realiza análisis de vulnerabilidad y pruebas de otras áreas de penetración.

Cómo implementar las pruebas de caja blanca paso a paso

Para llevar a cabo pruebas de caja blanca, se deben realizar los siguientes pasos básicos:

1. Revisión del código fuente: Examinar detenidamente el código fuente para comprender la estructura interna y su funcionalidad y diseñar casos de prueba que permitan encontrar las debilidades de seguridad. 
2. Elegir las áreas a evaluar: Escoger áreas específicas de prueba según la compresión del software. Comenzar por las áreas más pequeñas para tener una cobertura integral. 
3. Crear un diagrama de flujo: Los diagramas de flujo permitirán visualizar la ejecución de un código y analizar sus funcionalidades. Además, se podrá identificar posibles segmentos de código y comprender la vulnerabilidad a partir de los resultados rastreados. 
4. Diseñar los casos de prueba: Crea escenarios detallados para cada segmento de código y funcionalidad del sistema. Incluye pruebas de límites y simulaciones de ataques durante los casos de prueba de sistema. 
5. Ejecutar las pruebas de penetración: Implementa de manera rigurosa los planes de prueba para un examen exhaustivo del software. Documenta los hallazgos, las vulnerabilidades y perfecciona los procedimientos. 
6. Crear un reporte: En un informe detallado se compilan las vulnerabilidades y se priorizan en función de su gravedad. Así se puede determinar el impacto que pueden tener y presentar las recomendaciones para una mitigación eficaz.

La realización periódica de las pruebas de caja blanca permite que la empresa mejore progresivamente su ciberseguridad.

Ventajas y desventajas de las pruebas de caja blanca

Las pruebas de caja blanca son un tipo de pentesting de gran utilidad, pero tienen tanto ventajas como desventajas que hay que debes tomar en cuenta. Las ventajas del white-box penetration testing son:

• Requiere menos tiempo, pues el evaluador ya conoce el sistema.
• Facilita tener una visión integral de los problemas y vulnerabilidades.
• Permite realizar evaluaciones extensas y exhaustivas.
• Permite la detección temprana de vulnerabilidades dentro del software development life cycle (SDLC) para lograr un proceso de desarrollo de software seguro.
• En el caso de las pruebas de flujo de datos, se examina el uso de las variables desde su definición hasta su uso.
• En las pruebas de mutación se hacen cambios deliberados al código para verificar si las pruebas existentes pueden detectar estos cambios.

Y las desventajas del white-box penetration testing:

• Requiere mayor conocimiento de programación, ya que se realizan pruebas de red interna.
• Tiene mayores limitaciones al realizar simulaciones. Esto puede hacer pasar por alto las vulnerabilidades evidentes para los atacantes externos. 
• Riesgo de resultar en evaluaciones sesgadas, ya que los evaluadores podrían centrarse solo en las áreas con las que están familiarizados. 
  

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