تعزيز سرعة وحماية تطبيقات الويب باستخدام HAQM CloudFront وAWS WAF

مع تزايد اعتماد المستخدمين على شبكة الإنترنت، باتت الحاجة ملحّة لتطبيقات ويب وواجهات برمجية تتسم بسرعة الاستجابة والموثوقية العالية. غير أن هذه التطبيقات والواجهات البرمجية المتاحة للجمهور تواجه العديد من التحديات الأمنية، منها الثغرات المدرجة في قائمة OWASP للمخاطر العشرة الأبرز، وهجمات حقن SQL، والطلبات الآلية المتكررة، إضافةً إلى هجمات حجب الخدمة (DoS) . هذه التهديدات قد تؤثر سلباً على توافر الخدمة وأمنها، ناهيك عن استنزافها للموارد.

لمواجهة هذه التحديات الأمنية، يعتمد مطورو الويب على منظومة متكاملة من الحلول تجمع بين شبكة HAQM CloudFront العالمية وخدمة AWS WAF. وتتضافر هاتان الخدمتان في توفير درع واقٍ للتطبيقات من شتى أنواع الهجمات المحتملة والثغرات غير المتوقعة التي قد تقوض أداء التطبيق وتوافره. وسنقدم في هذا المقال شرحاً وافياً للمفاهيم الأساسية لكلتا الخدمتين، مع توضيح خطوات دمجهما في بنية تطبيقات الويب لتحقيق أقصى درجات الحماية والأمان.

لماذا يُعد الجمع بين CloudFront وAWS WAF خياراً استراتيجياً؟

تُعتبر CloudFront بمثابة بوابة عالمية موحدة لتطبيقكم، حيث تعمل كوكيل عكسي يتيح للمستخدمين من شتى أنحاء العالم الاتصال بأقرب موقع من مواقعها المتطورة المنتشرة عالمياً. وعند تلقي الطلب، تقوم CloudFront إما بالاستجابة مباشرة من ذاكرتها المؤقتة أو بتوجيه الطلب إلى تطبيقكم الأصلي.

إن توزيع حركة المرور عبر شبكة CloudFront الواسعة يمنحكم ميزة هائلة: القدرة على تقديم تطبيقات ذات زمن استجابة منخفض، مع قدرة فائقة على تحمل الزيادات المفاجئة أو المستمرة في حركة المرور، وهو ما يتفوق بكثير على أداء التطبيقات المستضافة في مواقع منفردة. هذه الخصائص تجعل من CloudFront درعاً واقياً ممتازاً ضد هجمات حجب الخدمة الموزعة (DDoS) وغيرها من الهجمات التي تستهدف التطبيقات.

أما AWS WAF، فهو بمثابة جدار حماية متخصص لتطبيقات الويب. يقوم هذا الجدار بتحليل دقيق للطلبات الواردة، ويتصدى للتهديدات المذكورة آنفاً قبل أن تصل إلى خوادمكم. ولا يقتصر دور AWS WAF على الحماية من الاستغلال الشائع لثغرات الويب فحسب، بل يمتد ليشمل الدفاع ضد الهجمات الأكثر تعقيداً، مثل محاولات الاحتيال في إنشاء الحسابات، والوصول غير المصرح به لحسابات المستخدمين، وكذلك البرمجيات الروبوتية المصممة للتملص من أنظمة الكشف التقليدية.

يوفر دمج CloudFront وAWS WAF في بنية تطبيقكم ثلاث مزايا رئيسية تسهم في تحسين أداء وأمان خدماتكم:

1. تسريع وصول المحتوى للمستخدمين، حيث يتم ذلك من خلال آليات متعددة تشمل التخزين المؤقت وضغط الملفات، إلى جانب الاستفادة من بروتوكولات الإنترنت الحديثة مثل HTTP/3 وTLS 1.3. كما يتم تعزيز سرعة توصيل المحتوى الثابت والديناميكي عبر إجراء اتصالات TLS من المواقع الطرفية القريبة من المستخدمين. هذا النهج يحافظ على استمرارية الاتصال مع خادمكم، متجنباً تكلفة إنشاء اتصالات جديدة، مع توجيه الطلبات عبر شبكة AWS العالمية الخاصة بدلاً من الإنترنت العام.
2. ضمان توافر عالٍ للخدمة، وذلك من خلال نظام متكامل يتيح التحويل الآلي بين الخوادم، مع القدرة على إعادة محاولات الاتصال عند الحاجة. كل ذلك مدعوم ببنية تحتية موزعة عبر مراكز بيانات متعددة حول العالم، مما يضمن استمرارية الخدمة بكفاءة عالية.
3. الضوابط الأمنية المتقدمة، والتي تشمل فرض سياسات TLS الصارمة، والتحقق الدقيق من صحة بروتوكول HTTP، مع تطبيق آليات التفويض باستخدام رموز الأمان وإمكانية تفعيل الحظر الجغرافي. كما توفر المنظومة حماية شاملة من هجمات حجب الخدمة الموزعة (DDoS)، حيث تُؤمَّن طبقتا الشبكة والنقل (الطبقتان 3 و4) من خلال AWS Shield Standard، في حين تتم حماية طبقة التطبيقات (الطبقة 7) باستخدام AWS WAF الذي يتصدى للطلبات الضارة قبل وصولها إلى خوادم الويب الخاصة بكم.

المكونات الأساسية لخدمة CloudFront

يُعد التوزيع (Distribution) اللبنة الأساسية في بنية CloudFront، حيث يعمل كوعاء يحتوي إعدادات تطبيقكم ويحدد كيفية خدمته وتوجيه طلباته. يمكنكم الوصول إلى تطبيقكم إما عبر عنوان URL فريد على نطاق cloudfront.net مخصص لتوزيعكم، أو من خلال ربط نطاق مخصص أو أكثر.

يتألف كل توزيع من ثلاثة عناصر رئيسية: الأصول، وأنماط التخزين المؤقت، والإعدادات العامة. الأصل هو المكان الذي يستضيف تطبيقكم، سواء كان حاوية HAQM S3، أو نقطة وصول API Gateway، أو موزع أحمال التطبيق (ALB)، أو أي عنوان URL متاح للجمهور. أما أنماط التخزين المؤقت، أو ما يُعرف بالقواعد المسارية، فهي أنماط URI التي ترشد CloudFront في معالجة الطلبات وكيفية التخزين المؤقت وتوجيه الطلبات. وتشمل الإعدادات العامة شهادات TLS، وأسماء النطاقات، وبروتوكولات واجهة المستخدم، وربط AWS WAF.

عند وصول طلب إلى CloudFront، تتم مطابقة مسار URI مع نمط التخزين المؤقت المناسب وفقاً لنمط المسار والأولوية المحددة. ويتضمن كل توزيع سلوكاً افتراضياً يُستخدم عندما لا تتطابق الأنماط الأخرى مع الطلب. فمثلاً، يمكنكم تخصيص نمط للمسار /api/* يوجه الطلبات إلى API Gateway مع تعطيل التخزين المؤقت، بينما يوجه النمط الافتراضي الطلبات إلى موقعكم الثابت في S3 مع تفعيل التخزين المؤقت للمحتوى.

السياسات (Policies) تمنحكم تحكماً دقيقاً في عمل CloudFront، سواء في التخزين المؤقت أو في البيانات المرسلة إلى الأصل. وهي قوالب إعدادات قابلة لإعادة الاستخدام يمكن تطبيقها على توزيع أو أكثر على مستوى نمط التخزين المؤقت. تتنوع هذه السياسات بين سياسات التخزين المؤقت، وسياسات طلب الأصل، وسياسات ترويسات الاستجابة ( HTTP Response Header). ولكل نوع، يمكنكم إنشاء سياسة مخصصة أو استخدام سياسة مُدارة توفرها CloudFront.

أما وظائف الحافة (Edge Functions) فتوفر مرونة إضافية في معالجة طلبات واستجابات HTTP. تتيح هذه الوظائف تنفيذ منطق مخصص مثل إعادة التوجيه، وإعادة كتابة عناوين URL، وتحسين مفاتيح التخزين المؤقت، والترخيص المخصص. تعتمد هذه الوظائف على شيفرة برمجية تُنفَّذ بالقرب من المستخدمين لضمان زمن استجابة منخفض.

سياسات CloudFront

سياسات ذاكرة التخزين المؤقت: عند استلام CloudFront لطلب، يتم إنشاء مفتاح فريد للتخزين المؤقت باستخدام عناصر طلب HTTP مثل مسار URI وسلاسل الاستعلام والترويسات وملفات تعريف الارتباط. هذا المفتاح يُستخدم لتخزين واسترجاع المحتوى المخزن مؤقتاً.
تحسين تكوين هذه المفاتيح يعد من أكثر الطرق فعالية لرفع معدل الوصول إلى ذاكرة التخزين المؤقت. عند تحديد العناصر التي يجب تضمينها في المفتاح، يجب التساؤل: “هل يقدم تطبيقنا محتوى مختلفاً بناءً على قيمة هذا العنصر؟”

مثال توضيحي:

للطلبين /about.html و /about.html?utm_medium=social، نحتاج فقط إلى مسار URI لخدمة ملف HTML، لذا لن نُضمّن سلاسل الاستعلام في المفتاح.
لكن لطلبات مثل /articles?id=1234، يجب تضمين معامل id لأن القيم المختلفة تؤدي إلى محتوى مختلف.
توفر CloudFront سياسات مُدارة جاهزة مثل CachingDisabled لتعطيل التخزين المؤقت للمحتوى الديناميكي، و CachingOptimized لتمكين التخزين المؤقت للمحتوى الثابت.

يمكن أيضاً تكوين حدود وقت الصلاحية (TTL)  في سياسة التخزين المؤقت. تحترم CloudFront ترويسة Cache-Control المرسلة من الأصل، طالما أنها ضمن الحدود المكونة في السياسة.

سياسات طلب الأصل: عندما لا تستطيع CloudFront الاستجابة من التخزين المؤقت، تعيد توجيه الطلب إلى الأصل. تتضمن CloudFront العناصر المكونة في سياسة التخزين المؤقت، وإذا كانت هناك حاجة لعناصر إضافية، فيجب تكوينها في سياسة طلب الأصل. يمكن أيضاً تضمين معلومات إضافية مثل نوع جهاز المستخدم أو موقعه.
سياسات ترويسات الاستجابة: تتيح هذه السياسات إضافة ترويسات استجابة HTTP إضافية قبل إرسال الاستجابة للمستخدمين. هذا يسهل تكوين CORS أو إضافة ترويسات Cache-Control أو ترويسات أمان مثل HTTP Strict Transport Security (HSTS) وسياسة أمان المحتوى (CSP) دون تعديل شفرة التطبيق.

تصميم نموذج CloudFront المناسب لتطبيقك

عند إعداد توزيع CloudFront لتطبيق الويب الخاص بك (مثل www.example.com)، من الضروري اتباع نهج منطقي في تحديد وتكوين مكونات التطبيق المختلفة وحدد كيفية معالجة كل جزء بواسطة CloudFront. على سبيل المثال:

تبدأ عملية تحويل متطلبات التطبيق إلى تكوين CloudFront بالخطوة الأساسية وهي تحديد المحتوى الذي سيتم معالجته من خلال نمط التخزين المؤقت الافتراضي. هذا النمط الافتراضي يُخصص عادةً للمحتوى الذي لا يمكن تغطيته بشكل محدد من خلال أنماط التخزين المؤقت الأخرى، وفي حالتنا هذه، سنستخدمه لمعالجة محتوى HTML. بعد تحديد النمط الافتراضي، نقوم بتخصيص أنماط تخزين مؤقت مناسب لكل نوع من أنواع المحتوى في التطبيق، حيث يتم تعيين الإعدادات المناسبة لكل نوع بناءً على متطلباته الخاصة من حيث التخزين المؤقت والأداء والأمان.

أخيراً، للتكوين النهائي لـ CloudFront، سنعمل بشكل عكسي من الجدول السابق لإنشاء التركيبات اللازمة وفقاً للترتيب التالي:

نبدأ بتكوين سياسات ذاكرة التخزين المؤقت المطلوبة، وسياسات طلب الأصل، وسياسات ترويسات الاستجابة، ووظائف الحافة الضرورية. كما نقوم بإنشاء شهادة TLS لتغطية نطاق www.example.com، مع مراعاة أنه لاستخدام هذه الشهادة مع CloudFront، يجب إنشاؤها باستخدام مدير شهادات AWS Certificate Manager (ACM) في منطقة شمال فيرجينيا (us-east-1). بعد ذلك، ننتقل إلى إنشاء توزيع CloudFront مع تكوين نمط ذاكرة التخزين المؤقت الافتراضي لمحتوى HTML، موجهاً إلى أصل ALB، مع ضبط الإعدادات العامة الضرورية مثل الحد الأدنى من إصدارات TLS، وإعدادات التسجيل، وتكوين AWS WAF. ثم نقوم بإضافة الأصول الإضافية حسب الحاجة. وأخيراً، نقوم بإنشاء وتكوين أنماط ذاكرة التخزين المؤقت الإضافية للصور وملفات CSS وJavaScript وواجهات برمجة التطبيقات، مع ربط كل منها بالأصل المناسب له.

إضافة AWS WAF WebACL إلى توزيع CloudFront

لتفعيل AWS WAF بسرعة مع توزيع CloudFront الخاص بك، يمكنك ببساطة تحديد خيار تمكين الحماية الأمنية في قسم جدار حماية تطبيقات الويب (WAF) في لوحة تحكم CloudFront. ستقوم CloudFront تلقائياً بإنشاء وتكوين AWS WAF لتوزيعك باستخدام إعدادات الحماية الموصى بها من AWS. بدلاً من ذلك، يمكنك إنشاء قائمة ACL خاصة بـ AWS WAF يدوياً في منطقة شمال فيرجينيا (us-east-1) وربطها بتوزيع CloudFront.

بمجرد التفعيل، يقوم AWS WAF بتقييم كل طلب HTTP وارد إلى توزيعك مقابل القواعد المُعدَّة، وذلك في غضون أجزاء من الثانية نظراً لتشغيله على نفس خوادم الحافة الخاصة بـ CloudFront. بناءً على نتائج التقييم، يوجه AWS WAF خدمة CloudFront حول كيفية معالجة الطلب، سواء بالحظر أو إعادة التوجيه أو التحدي.

يمكنك إضافة أنواع مختلفة من القواعد الإضافية:

1. القواعد المخصصة: وهي قواعد تقوم بإنشائها وإدارتها بنفسك، ويمكن أن تعتمد على سمات طلب HTTP مثل عناوين IP وملفات تعريف الارتباط وعناوين URL.
2. القواعد المُدارة: وهي قواعد توفرها AWS أو موردون في AWS Marketplace، وتضاف كمجموعات قابلة للتكوين. تشمل الأمثلة مجموعة القواعد الأساسية وقواعد المدخلات السيئة المعروفة وقائمة عناوين IP المجهولة.
3. قواعد متقدمة: مثل التحكم في البوتات ومنع الاستيلاء على الحسابات، والتي قد تتطلب تكاملاً مع SDK من جانب العميل.
4. قواعد Shield Advanced: متاحة لمشتركي خدمة Shield Advanced للتخفيف التلقائي من هجمات DDoS على طبقة التطبيقات.

يمكن تكوين كل قاعدة بإجراء محدد عند التطابق، مثل السماح بالطلبات وعدها، أو حظرها، أو تحديد معدلها، أو تحديها باستخدام CAPTCHA أو JavaScript.

يتم تقييم القواعد بالترتيب، مع إمكانية استخدام التسميات (Labels) لإصدار إشارات يمكن استخدامها في منطق القواعد اللاحقة. هذا يتيح إنشاء استراتيجيات حماية معقدة ومتعددة المراحل.

اعتبارات تصميم وتكوين قواعد AWS WAF Web ACL

عند تصميم وتكوين قواعد AWS WAF Web ACL، يجب مراعاة النقاط التالية:

أولاً، تحليل التهديدات: ابدأ بإجراء دراسة التهديدات لتحديد مجموعة القواعد اللازمة لحماية تطبيقك. تأمل في طبيعة المخاطر التي قد يواجهها تطبيقك، مثل حقن SQL أو نشاط البوتات الضارة.

ثانيًا،تحديد نطاق القواعد: لكل قاعدة، حدد نطاقها بحيث تغطي فقط الأجزاء المطلوبة من تطبيقك. على سبيل المثال، فعّل الحماية ضد حقن SQL فقط على المسارات التي تتطلب ذلك. هذا النهج يقلل من الإيجابيات الكاذبة ويخفض تكاليف تطبيق القواعد ذات الرسوم الإضافية.

ثالثًا،ترتيب تقييم القواعد: رتب القواعد بحيث تأتي القواعد الأقل تكلفة قبل الأكثر تكلفة. هذا يساعد في تحسين تكاليف AWS WAF عن طريق الحد من تنفيذ القواعد الأكثر تكلفة. مثلاً، ضع القواعد القائمة على الأسعار وسمعة IP قبل قواعد التحكم في البوتات (Bots). كذلك، اسمح لمصادر الزيارات الموثوقة (مثل محركات البحث) قبل القواعد الأخرى لتجنب حظرها خطأً.

أخيرًا،الجوانب التشغيلية: تحتاج إلى مراعاة الجوانب التشغيلية التالية لإدارة قواعد AWS WAF:

• حافظ على إجمالي استهلاك أقل من 5000 WebACL WCU (وحدة سعة WebACL).
• ضع استراتيجية لإدارة الإيجابيات الكاذبة.
• اختر نموذج النشر المناسب: يدوياً عبر وحدة التحكم، أو آلياً باستخدام Firewall Manager، أو عبر أدوات البنية التحتية كشفرة مثل AWS CloudFormation.
• فعّل آليات الرؤية والمراقبة لقواعدك باستخدام مقاييس HAQM CloudWatch أو سجلات الوصول إلى AWS WAF.

الخاتمة

قدم هذا المقال شرحاً وافياً للمفاهيم الأساسية لخدمتي CloudFront وAWS WAF. من خلال المنهجية المطروحة لتصميم وتكوين خدمات AWS Edge، يمكنكم تطبيق هذه المعرفة على تطبيقات الويب الخاصة بكم، مما يؤدي إلى تحسين تجربة المستخدم وتعزيز الأمان عبر الإنترنت.

للمزيد من المعلومات التفصيلية، نوصي بالاطلاع على دليل مطوري CloudFront ودليل مطوري AWS WAF.

إذا كانت لديك أسئلة حول هذا المقال، فابدأ موضوعًا جديدًا في منتدى AWS WAF أو منتدى CloudFront أو اتصل بدعم AWS.

بتصرف عن المقالة الأصلية