一、云計(jì)算綜述
(一)云計(jì)算簡介
在世界著名市場研究咨詢機(jī)構(gòu)Gartner評選的對多數(shù)組織最具戰(zhàn)略意義的十大技術(shù)和趨勢中,云計(jì)算技術(shù)位列第一。
云計(jì)算指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式,指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源。從更深層次的角度來看,也可以不局限于IT基礎(chǔ)設(shè)施,可以將其擴(kuò)展到服務(wù)的層面。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān),也可以是其他服務(wù)。它的核心思想是,統(tǒng)一管理和調(diào)度大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源,構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池向用戶提供按需服務(wù)。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來是可以無限擴(kuò)展的,并且可以隨時(shí)獲取、按需使用、隨時(shí)擴(kuò)展。簡單來說,云計(jì)算系統(tǒng)可以看成是有網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和“云”兩部分構(gòu)成,而云就是由內(nèi)部互連的眾多虛擬機(jī)組成的并行分布式計(jì)算系統(tǒng),能夠根據(jù)服務(wù)提供商和客戶之間協(xié)商好的服務(wù)等級協(xié)議動(dòng)態(tài)提供計(jì)算資源。
云計(jì)算的基本原理是,計(jì)算在大量的分布式計(jì)算機(jī)上完成,而不是在本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中完成,數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將更與互聯(lián)網(wǎng)相似。資源可以被便捷地切換到需要的應(yīng)用上,用戶可以根據(jù)需求訪問計(jì)算機(jī)和存儲系統(tǒng)。在以云計(jì)算模型作為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)中心里,用戶對于軟硬件設(shè)施的依賴大大降低,他們使用的僅僅是由數(shù)據(jù)中心提供的服務(wù),“一切即服務(wù)”(x as aService,XaaS)。
作為云計(jì)算的重要特征,“一切即服務(wù)”分為3方面,基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure as a Service,IaaS)、平臺即服務(wù)(Platform as a Service,PaaS)和軟件即服務(wù)(Software as a Service,SaaS)。從云計(jì)算的技術(shù)架構(gòu)角度來看,IaaS包含了機(jī)房設(shè)備等所有的基礎(chǔ)設(shè)施資源。PaaS位于IaaS的上一層,為用戶提供一個(gè)集應(yīng)用開發(fā)、中間件使用以及數(shù)據(jù)庫、消息和隊(duì)列等功能于一身的平臺。PaaS允許開發(fā)者在該平臺之上開發(fā)應(yīng)用,所使用的編程語言和工具由PaaS支持提供。SaaS位于IaaS和PaaS之上,能夠提供獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境,用來為用戶提供完整的使用體驗(yàn),包括內(nèi)容展現(xiàn)和應(yīng)用管理等。
(二)云計(jì)算的優(yōu)勢與劣勢
作為一種新興的系統(tǒng)模型,云計(jì)算有其獨(dú)到的優(yōu)勢。第一,容易部署和配置方便,在公有云中,用戶可以通過Internet輕松訪問,而在私有云中,用戶則可以通過自建局域網(wǎng)獲取服務(wù)。第二,可擴(kuò)展性保證了云計(jì)算模型可以從小型的驗(yàn)證性模型平滑擴(kuò)展到大型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)上,可以同時(shí)為大量的節(jié)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。
第三,云計(jì)算具有高可用性的特點(diǎn),在整個(gè)模型中,即使一部分計(jì)算節(jié)點(diǎn)失效,也不會影響向用戶提供服務(wù)。第四,建設(shè)成本降低。云計(jì)算是一種規(guī)模經(jīng)濟(jì),規(guī)模越大,相對建設(shè)成本就越低。第五,資源共享變得更加容易。第六,有助于實(shí)現(xiàn)集中化管理,降低管理和維護(hù)成本。
同時(shí),云計(jì)算在實(shí)際應(yīng)用中也有一些缺陷。第一,安全性有待提高,從2008年~2010年,全球發(fā)生了若干起數(shù)據(jù)中心信息安全事件,其中有80%的事件出現(xiàn)在基于云計(jì)算模型建設(shè)的數(shù)據(jù)中心。第二,服務(wù)質(zhì)量的保障。第三,在由傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心平臺遷移到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心時(shí),可能會出現(xiàn)分布式業(yè)務(wù)的平滑過渡問題。
(三)遷移到云環(huán)境后的收益
云計(jì)算技術(shù)的推出將為數(shù)據(jù)中心帶來增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性、加快信息共享速度、提高服務(wù)質(zhì)量、降低運(yùn)營成本等益處。
第一,增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力。通過把云計(jì)算技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)相結(jié)合,可以從海量數(shù)據(jù)中快速提取出有價(jià)值的信息,為機(jī)構(gòu)的決策提供服務(wù)。分布在云中成千上萬的計(jì)算機(jī)群提供強(qiáng)大的計(jì)算能力,并通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序拆分成無數(shù)個(gè)較小的子程序。云計(jì)算技術(shù)能在短時(shí)間內(nèi)對大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析、處理、挖掘、關(guān)聯(lián),從而極大地增強(qiáng)了數(shù)據(jù)處理能力。
第二,增強(qiáng)數(shù)據(jù)的存儲能力和可靠性。一方面,云中的眾多服務(wù)器正好可以提供強(qiáng)大的存儲能力,網(wǎng)絡(luò)中不同類型的大量存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作,滿足業(yè)務(wù)不斷增長帶來的龐大數(shù)據(jù)存儲需要。另— 方面,云計(jì)算也提高數(shù)據(jù)的可靠性。即使某臺服務(wù)器出現(xiàn)故障,其他服務(wù)器也可以在極短時(shí)間內(nèi)快速將其數(shù)據(jù)備份到其他服務(wù)器上,并啟動(dòng)新的服務(wù)器以提供服務(wù)。
第三,降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本,提高運(yùn)營效率。隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展,逐漸從一個(gè)地區(qū)擴(kuò)展到其他地區(qū),分支機(jī)構(gòu)不斷增多。為此不得不花費(fèi)大量的資金購買數(shù)量眾多的計(jì)算機(jī)設(shè)備,從而造成數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本急劇上升。如果采用云計(jì)算技術(shù),就能像規(guī)模經(jīng)濟(jì)靠攏,長遠(yuǎn)看來是可以極大的降低運(yùn)行成本,提高運(yùn)營效率。
二、云計(jì)算的安全性
(一)全球云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的安全事件
近些年,云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的建設(shè)在飛速發(fā)展,亞馬遜、谷歌、微軟等大型公司都投入了大量的人力和財(cái)力建設(shè)自己的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心,為用戶提供多種服務(wù)。但是這些IT巨頭在應(yīng)對云計(jì)算中的安全問題時(shí)也顯得有些力不從心,用戶在使用時(shí)也遭受一定的損失。以下是從2009年到2011年全球云計(jì)算數(shù)據(jù)中心發(fā)生的安全事件。
1.2009年2月24日,谷歌的Gmail電子郵箱爆發(fā)全球性故障,服務(wù)中斷時(shí)間長達(dá)4小時(shí)。谷歌解釋事故的原因:在位于歐洲的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行例行性維護(hù)之時(shí),有些新的程序代碼(會試圖把地理相近的數(shù)據(jù)集中于所有人身上)產(chǎn)生副作用,導(dǎo)致歐洲另一個(gè)資料中心過載,于是連鎖效應(yīng)就擴(kuò)及到其他數(shù)據(jù)中心接口,最終釀成全球性的斷線,導(dǎo)致其他數(shù)據(jù)中心也無法正常工作。
2.2009年3月17日,微軟的云計(jì)算平臺Azure停止運(yùn)行約22個(gè)小時(shí)。
3.2009年6月,Rackspace遭受了嚴(yán)重的云服務(wù)中斷故障。供電設(shè)備跳閘,備份發(fā)電機(jī)失效,不少機(jī)架上的服務(wù)器停機(jī)。
4.2010年明,微軟爆發(fā)BPOS服中斷事件。這是微軟首次爆出重大的云計(jì)算數(shù)據(jù)突破事件。
5.2011年3月,谷歌郵箱再次爆發(fā)大規(guī)模的用戶數(shù)據(jù)泄漏事件,大約有15萬Gmail用戶在周日早上發(fā)現(xiàn)自己的所有郵件和聊天記錄被刪除,部分用戶發(fā)現(xiàn)自己的賬戶被重置。谷歌表示受到該問題影響的用戶約為用戶總數(shù)的0.08%。
6.2011年4月22日,亞馬遜云數(shù)據(jù)中心服務(wù)器大面積宕機(jī),這一事件被認(rèn)為是亞馬遜史上最為嚴(yán)重的云計(jì)算安全事件。
除了上述六起比較重大的云數(shù)據(jù)中心安全事件之外,還有若干起小規(guī)模的安全事件發(fā)生。
(二)安全事件帶來的影響
上述安全事件的發(fā)生使得云計(jì)算的安全問題再次被關(guān)注。而在此之前,幾乎所有的用戶對云計(jì)算的最大質(zhì)疑也是安全問題,特別是公有云的安全問題,這也提升了公眾對私有云的關(guān)注,更多的企業(yè)和政府機(jī)構(gòu)更加相信私有云的安全性。因此,基于云計(jì)算來設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心實(shí)際上成為高效、高質(zhì)量服務(wù)與安全可靠之間的博弈。
(三)云計(jì)算的關(guān)鍵安全技術(shù)
云計(jì)算數(shù)據(jù)中心面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)分為3個(gè)層面,共4類。34個(gè)層面分別為數(shù)據(jù)、應(yīng)用和虛擬化,4類分別為傳輸安全、存儲安全、恢復(fù)安全和審計(jì)安全,其中傳輸安全為數(shù)據(jù)層面所獨(dú)有。
為化解上述安全風(fēng)險(xiǎn),目前可以采用的技術(shù)有以下幾種。
1.資源訪問控制。在云環(huán)境中,資源被分為若干訪問區(qū)域,用戶有跨區(qū)域共享數(shù)據(jù)的權(quán)利,但需要在每個(gè)區(qū)域設(shè)置身份認(rèn)證和身份管理策略,同時(shí)設(shè)置訪問控制策略。資源訪問控制技術(shù)主要解決優(yōu)先訪問權(quán)、管理權(quán)限等風(fēng)險(xiǎn)。
2.?dāng)?shù)據(jù)存在與可使用性。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比,數(shù)據(jù)規(guī)模更大,而大規(guī)模的數(shù)據(jù)會使數(shù)據(jù)中心在提供服務(wù)時(shí)面臨巨大的通信壓力。數(shù)據(jù)在傳輸和使用中會出現(xiàn)正確性和可靠性無法保證的情況,而在服務(wù)高效率的要求下,等到數(shù)據(jù)完全傳輸?shù)奖镜卦贆z查其準(zhǔn)確性和可靠性是不現(xiàn)實(shí)的,因此需要通過數(shù)據(jù)存在與可使用性技術(shù)來判斷遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)是否正確可用。
3.?dāng)?shù)據(jù)隱私保護(hù)。該技術(shù)主要是應(yīng)對云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。
4.虛擬化安全。數(shù)據(jù)中心在向云計(jì)算平臺遷移的過程中必然要使用到虛擬化技術(shù),該技術(shù)一般應(yīng)用在PaaS層面中,因此保證虛擬化平臺的安全對于云數(shù)據(jù)中心的整體安全是非常重要的。
5.可信的云計(jì)算平臺。云計(jì)算平臺分為公有云和私有云兩類,私有云計(jì)算平臺一般為用戶自行搭建,不使用公共網(wǎng)絡(luò)中云服務(wù)提供商的服務(wù)。而公有云計(jì)算平臺則涉及使用第三方云服務(wù)提供商的產(chǎn)品,可信的云計(jì)算平臺技術(shù)可以保證云平臺,特別是公有云平臺的可靠性和持久性。
三、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的信息安全體系架構(gòu)
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心所面臨的安全威脅主要來自3個(gè)方面,一是面向應(yīng)用層的攻擊,二是面向網(wǎng)絡(luò)層的攻擊,三是面向基礎(chǔ)設(shè)施的攻擊(這里的基礎(chǔ)設(shè)施是指網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)等信息系統(tǒng)硬件設(shè)施)。因此傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的信息安全防護(hù)體系一般按照“多層防護(hù)、分區(qū)規(guī)劃、分層部署”的原則來進(jìn)行。
(一)多層防護(hù)
多層防護(hù)大體上分為3層,第一層是高性能硬件防火墻,第二層是具有高性能檢測引擎的IDS甚至是IPS,第三層是具有豐富安全功能的路由器和交換機(jī)。這種分層方式比較宏觀,從更微觀的角度來看,根據(jù)0SI7層模型,數(shù)據(jù)中心還建立了從鏈路層到應(yīng)用層的非常具體的信息安全防護(hù)體系,例如防病毒網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)防泄漏等防護(hù)手段和防護(hù)設(shè)備。
(二)分區(qū)規(guī)劃、分層部署
數(shù)據(jù)中心存在不同價(jià)值和易受攻擊程度不同的設(shè)備,按照這些設(shè)備的情況制定不同的安全策略和信任模型,將數(shù)據(jù)中心劃分為不同區(qū)域,這就是分區(qū)規(guī)劃。通常,數(shù)據(jù)中心根據(jù)不同的信任級別可以劃分為遠(yuǎn)程接入?yún)^(qū)、Internet服務(wù)器區(qū)、局域網(wǎng)外部服務(wù)器區(qū)、局域網(wǎng)內(nèi)部服務(wù)器區(qū)、管理區(qū)、核心區(qū)等。
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的分層架構(gòu)除了體現(xiàn)在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)3層部署(接入層、匯聚層、核心層)上,還體現(xiàn)在應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)部署上。多層架構(gòu)把應(yīng)用服務(wù)器分解成可管理的、安全的層次,這樣可以避免將所有功能都駐留在單一服務(wù)器時(shí)帶來的安全隱患,增強(qiáng)了擴(kuò)展性和高可用性。
(三)安全防護(hù)技術(shù)
根據(jù)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的信息安全架構(gòu),有多種安全防護(hù)技術(shù)對其進(jìn)行支撐。安全防護(hù)技術(shù)同樣分為3個(gè)層次。第一層是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施防護(hù)技術(shù),包括基于VLAN的端口隔離、STP Root/BPDU Guard、端口安全。第二層是數(shù)據(jù)中心邊界防護(hù)技術(shù),包括防火墻的使用和管理等。第三層是數(shù)據(jù)中心應(yīng)用安全防護(hù)技術(shù),包括病毒防護(hù)、數(shù)據(jù)泄漏防護(hù)、數(shù)據(jù)存儲防護(hù)等。
四、云環(huán)境下數(shù)據(jù)中心的信息安全體系架構(gòu)
在建設(shè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心時(shí),由于資源整合程度和共享程度很高,不論是數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用安全還是虛擬化安全,都以服務(wù)的方式交付給數(shù)據(jù)中心用戶。在這種建設(shè)思路的指引下,云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的信息安全體系和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的安全防護(hù)體系差別很大,歸結(jié)起來主要有以下幾個(gè)方面。
(一)新增虛擬化安全要求
云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的虛擬化分為軟件虛擬化和硬件虛擬化。所謂軟件虛擬化是指將軟件直接部署在實(shí)體機(jī)上,提供創(chuàng)建、運(yùn)行和撤銷虛擬服務(wù)器的能力。在這種情況下,用戶具有了同時(shí)操作多臺虛擬服務(wù)器的條件,所以必須嚴(yán)格限制任何未經(jīng)授權(quán)的用戶訪問虛擬化軟件層,例如建立嚴(yán)格的控制措施,限制對于Hypervisor和其他虛擬化層次的物理和邏輯訪問控制。硬件虛擬化的安全可以借鑒物理服務(wù)器的安全措施,主要從實(shí)體機(jī)選擇、虛擬服務(wù)器安全和日常管理3個(gè)方面來制定安全防護(hù)方案。另外,在資源高度整合的條件下,對資源的按需分配、數(shù)據(jù)之間的安全隔離提出了更高的要求,安全設(shè)備應(yīng)適應(yīng)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心虛擬化要求。
(二)安全邊界混雜
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的安全防護(hù)體系建設(shè)的一個(gè)重要思路就是基于邊界的安全隔離和訪問控制,并且強(qiáng)調(diào)分區(qū)規(guī)劃,分層防護(hù)。但是在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心里,資源高度整合,基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)統(tǒng)一化,安全設(shè)備的部署邊界已經(jīng)變得十分模糊,甚至有消失的趨勢。
(三)安全威脅發(fā)現(xiàn)和處理作用范圍變大
在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心里,安全威脅的信息來源主要是客戶端上部署的安全軟件和網(wǎng)絡(luò)中部署的硬件安全產(chǎn)品。管理人員在得到信息后,可以在很短的時(shí)間內(nèi)對安全威脅進(jìn)行處理,但這種處理是分區(qū)域的,也就是說無法做到整個(gè)數(shù)據(jù)中心的集中防范和集中處理,無法形成整體的安全防護(hù)。而在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心里,安全威脅的感知和處理都將趨于統(tǒng)一,信息共享率極高,安全防護(hù)體系比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的體系更加宏觀,防護(hù)范圍更大。根據(jù)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心信息安全體系建設(shè)的新情況,云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的信息安全防護(hù)可以從以下幾個(gè)方面綜合考慮。
1.注重對虛擬化的支持
虛擬化是云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵技術(shù),現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、存儲資源、計(jì)算資源以及應(yīng)用資源都已經(jīng)在向虛擬化靠攏。無論是為了滿足不同用戶的需求,提供個(gè)性化資源服務(wù),還是為了利用邏輯隔離手段來保證數(shù)據(jù)安全,虛擬化都是一個(gè)非常好的選擇。因此,在建設(shè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的安全防護(hù)體系時(shí),對虛擬化的支持是十分重要的。
2.建設(shè)統(tǒng)一安全威脅防護(hù)系統(tǒng)
由于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的安全邊界已經(jīng)變得模糊不清,資源高度整合,管理員即使有能力對整個(gè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分區(qū),也只能是基于邏輯的劃分,物理上的安全邊界已經(jīng)不復(fù)存在。在這種情況下,針對用戶單獨(dú)部署獨(dú)立的安全系統(tǒng)已不現(xiàn)實(shí)。安全設(shè)備的部署應(yīng)該從原來的基于各子系統(tǒng)的安全防護(hù),轉(zhuǎn)移到基于整個(gè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的安全防護(hù),建設(shè)統(tǒng)一安全威脅防護(hù)系統(tǒng)。打個(gè)形象的比喻,云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的安全威脅防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)該像一個(gè)罩子,覆蓋住整個(gè)數(shù)據(jù)中心。
3.形成安全風(fēng)險(xiǎn)陜速反應(yīng)機(jī)制
在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的安全建設(shè)中,充分利用云計(jì)算強(qiáng)大的資源共享能力和運(yùn)算能力,對安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行快速反應(yīng)和處置,快速定位解析安全威脅,并將安全威脅的處置方式推送至整個(gè)數(shù)據(jù)中心,從而使所有的安全設(shè)備都具備對這種安全威脅的檢測能力。
五、總結(jié)
建立數(shù)據(jù)中心的目的是為了更好地利用數(shù)據(jù)、挖掘數(shù)據(jù),向數(shù)據(jù)要效益。在數(shù)據(jù)中心中應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)則是一個(gè)必然的趨勢。而從數(shù)據(jù)中心獲得效益就必須有一個(gè)相對安全穩(wěn)定的環(huán)境作為支撐,因此研究云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的信息安全體系架構(gòu)具有重要意義。
我國在“十二五”發(fā)展規(guī)劃中已經(jīng)將云計(jì)算列為需要重點(diǎn)扶植發(fā)展的內(nèi)容,因此云計(jì)算數(shù)據(jù)中心所面臨的當(dāng)務(wù)之急不是來自技術(shù)層面,而是來自管理層面。我國信息技術(shù)管理指導(dǎo)部門應(yīng)該盡快制定云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),特別是信息安全標(biāo)準(zhǔn),以便及早進(jìn)行規(guī)范和管理。
核心關(guān)注:拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用,蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想,集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念,功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理,全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域,是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題:云計(jì)算數(shù)據(jù)中心安全體系架構(gòu)淺析
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