隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步，人們對計(jì)算能力的需求不斷提高，數(shù)據(jù)的訪問形式也發(fā)生了巨大的變化:從單個(gè)節(jié)點(diǎn)的獨(dú)享訪問，到集群、多機(jī)系統(tǒng)的共享訪問;從數(shù)據(jù)的分散存儲，到集中存放、統(tǒng)一管理;從單個(gè)數(shù)據(jù)存放節(jié)點(diǎn)，向數(shù)據(jù)中心發(fā)展，到建立跨城市、跨洲際的數(shù)據(jù)存儲和備份體系。這些變化，對傳統(tǒng)的存儲系統(tǒng)的體系架構(gòu)、管理模式提出了挑戰(zhàn)。云存儲是一個(gè)有效地解決這些挑戰(zhàn)的途徑，并且已成為信息存儲領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

    云存儲是在云計(jì)算基礎(chǔ)上延伸和發(fā)展出來的。它遵循了云計(jì)算共享基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)理念，以傳統(tǒng)的大規(guī)模、可擴(kuò)展的海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)為基礎(chǔ)，集成存儲、網(wǎng)絡(luò)、虛擬化和文件系統(tǒng)等多種技術(shù)，以超大規(guī)模、高性能、高效率、低能耗、高度可擴(kuò)展、可靠性、可定制、動態(tài)組合和面向規(guī)模龐大的群體服務(wù)為系統(tǒng)目標(biāo)，研究一種新的存儲服務(wù)理念，為用戶提供高效廉價(jià)、安全可靠、可擴(kuò)展、可定制和按需使用的強(qiáng)大存儲服務(wù)。云存儲以其獨(dú)特的特點(diǎn)和優(yōu)勢，集成并突破多種傳統(tǒng)存儲技術(shù)，避免了用戶進(jìn)行昂貴的設(shè)備采購、高額的管理和維護(hù)費(fèi)用，提高了資源利用率，屏蔽了海量異構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲管理的復(fù)雜性，增強(qiáng)了存儲系統(tǒng)可擴(kuò)展性、可伸縮性、可靠性和健壯性。作為一種新型服務(wù)化存儲模式，云存儲可廣泛服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科學(xué)研究和國家安全等領(lǐng)域，具有重要而廣闊的應(yīng)用前景。

    然而，云存儲服務(wù)在帶來便利的同時(shí)，也引起了用戶對于安全性的廣泛擔(dān)憂，調(diào)查顯示，出于安全方面的考慮，多達(dá)70%的用戶仍然不愿意將關(guān)鍵數(shù)據(jù)置于自身控制域之外。事實(shí)上，Google Docs , The Linkup等多家著名云服務(wù)商都曾出現(xiàn)過各種安全問題，并導(dǎo)致了嚴(yán)重的后果。安全技術(shù)的缺失已經(jīng)成為云存儲普及的最重要的障礙。

1 云存儲系統(tǒng)架構(gòu)

    2009年4月，全球網(wǎng)絡(luò)存儲工業(yè)協(xié)會(SNIA)主持組建了云存儲技術(shù)工作組TWG。該組織的主要任務(wù)是引領(lǐng)云存儲的發(fā)展方向，制訂相關(guān)的行業(yè)規(guī)范。目前已發(fā)布了關(guān)于云存儲規(guī)范的第一個(gè)版本云數(shù)據(jù)管理接口(CDMI)，在數(shù)據(jù)對象、容器、計(jì)算、計(jì)費(fèi)、性能、隊(duì)列、元數(shù)據(jù)6個(gè)方面提出了初步規(guī)范。與傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)相比，云存儲系統(tǒng)面向多種類型的網(wǎng)絡(luò)在線存儲服務(wù)，是一個(gè)由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備、服務(wù)器、應(yīng)用軟件、公用訪問接口、接入網(wǎng)和客戶端程序等多個(gè)部分組成的復(fù)雜系統(tǒng)，對外提供安全、可靠、高效的數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問服務(wù)。云存儲系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可劃分為4個(gè)層次，如圖1所示。

圖1云存儲系統(tǒng)架構(gòu)

    數(shù)據(jù)存儲層是云存儲最基礎(chǔ)的部分，由不同類型的存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。數(shù)據(jù)存儲層實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、存儲設(shè)備管理、狀態(tài)監(jiān)控等。數(shù)據(jù)管理層是云存儲最為核心的部分，也是最復(fù)雜的部分。數(shù)據(jù)管理層采用集群技術(shù)、分布式存儲技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多存儲設(shè)備之間的協(xié)同工作，對外提供高可用性、可擴(kuò)展性的服務(wù)，同時(shí)還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)加密、備份、容災(zāi)以及必要的計(jì)費(fèi)等任務(wù)。數(shù)據(jù)服務(wù)層是利用云存儲資源進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)的關(guān)鍵部分，云存儲提供商通過數(shù)據(jù)服務(wù)層為用戶提供統(tǒng)一的協(xié)議和編程接口，進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)。用戶訪問層是基于云存儲開發(fā)的應(yīng)用程序的入口，授權(quán)用戶可以通過標(biāo)準(zhǔn)的公用應(yīng)用接口來登錄云存儲系統(tǒng)，享受云存儲服務(wù)。

2 云存儲系統(tǒng)安全分析

    數(shù)據(jù)的安全性及可用性是云存儲系統(tǒng)最為突出的問題，受到產(chǎn)業(yè)界的普遍關(guān)注。云安全聯(lián)盟(csA)發(fā)布的《云安全指南》是業(yè)界備受關(guān)注的安全參考。該指南著重總結(jié)了云計(jì)算的技術(shù)架構(gòu)模型、安全控制模型以及相關(guān)的合規(guī)性模型之間的映射關(guān)系，在13個(gè)領(lǐng)域提出了具體的安全建議，包括事故響應(yīng)、加密和密鑰管理，身份和訪問管理、以及法規(guī)和電子化搜尋等，并期望得到企業(yè)、機(jī)構(gòu)和個(gè)人的關(guān)注、研究和采納。

    在學(xué)術(shù)界，全球?qū)υ拼鎯Π踩�方面的研究還比較少。Bowers等提出了分布式加密系統(tǒng); Cachin等通過使用加密工具來解決數(shù)據(jù)完整性和一致性問題，研究數(shù)據(jù)可恢復(fù)機(jī)制[fibfTamleek Ali等提出了基于云計(jì)算的使用控制模型，對UCON模型進(jìn)行了改進(jìn)，定義了文件管理模塊、訪問控制模塊、認(rèn)證模塊等共同保護(hù)文件的整個(gè)生命周期;Xiaosong Lou等提出了一種基于數(shù)據(jù)毒化的版權(quán)保護(hù)方法，通過時(shí)間戳和簽名判斷用戶是否合法，若為非法用戶，針對他關(guān)于受保護(hù)文件的請求回應(yīng)以不可用鏈接，消耗非法用戶的計(jì)算能力來抵御攻擊;Kaiwang等提出了一種基于數(shù)字水印技術(shù)的可信云平臺，通過對數(shù)據(jù)片嵌入標(biāo)識用戶信息的水印來保證數(shù)據(jù)的可審計(jì)性及完整性，此外該文中還建立了云計(jì)算的信任模型建立云計(jì)算資源和數(shù)據(jù)中心間的信任關(guān)系; Jeremie Tharaud等則針對電子醫(yī)療信息云存儲系統(tǒng)，提出用嵌入水印的方法來追蹤電子醫(yī)療信息的分發(fā)者和使用者，在使用時(shí)提取水印進(jìn)行驗(yàn)證，防止醫(yī)療信息被篡改。中國清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、國防科技大學(xué)、北京郵電大學(xué)等科研院校也開始在云存儲技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行基礎(chǔ)性研究工作。

    云存儲系統(tǒng)的安全威脅主要表現(xiàn)如下:

    (1)云存儲提供可伸縮的數(shù)據(jù)服務(wù)，無法清晰定義安全邊界及保護(hù)設(shè)備，給云存儲的安全保護(hù)措施增加了難度。

    (2)云存儲通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，因此傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的安全威脅也存在于云存儲系統(tǒng)上，如數(shù)據(jù)破壞、數(shù)據(jù)竊取、數(shù)據(jù)篡改、拒絕服務(wù)等，影響了數(shù)據(jù)的安全存儲。

    (3)數(shù)據(jù)存儲的安全性包括靜態(tài)存儲安全和動態(tài)存儲安全，靜態(tài)存儲安全是確保云存儲系統(tǒng)上最終存儲數(shù)據(jù)的存放安全，動態(tài)存儲安全是確保在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的完整性和保密性。

    (4)云存儲需要保證數(shù)據(jù)的容錯(cuò)J性、可恢復(fù)性和完整性，在災(zāi)難發(fā)生時(shí)如何避免數(shù)據(jù)服務(wù)中斷及數(shù)據(jù)丟失等問題。

    (5)云存儲系統(tǒng)作為一個(gè)公共數(shù)據(jù)中心，具有多客戶連接、高交互性、數(shù)據(jù)安全保障要求高等特點(diǎn)，對入侵、攻擊、病毒和惡意軟件十分敏感，有必要對云存儲中的數(shù)據(jù)流進(jìn)行實(shí)時(shí)主動地檢測和防御。

    可以說，不能保證安全的云存儲，是無法運(yùn)營的。但目前的研究只是對云存儲的安全性做出提醒與建議，而沒有提出具體的防護(hù)措施。因此，需要進(jìn)一步研究云存儲安全技術(shù)，制訂云存儲業(yè)務(wù)安全標(biāo)準(zhǔn)，讓云存儲業(yè)務(wù)安全、健康的發(fā)展。

3 云存儲系統(tǒng)安全機(jī)制

    在基于云安全聯(lián)盟(CSA)的云安全模型中，云存儲安全機(jī)制可以歸納為3方面:平臺安全機(jī)制、管控安全機(jī)制和應(yīng)用安全機(jī)制。

    云存儲平臺安全機(jī)制保護(hù)整個(gè)云存儲平臺系統(tǒng)自身的安全，主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)是密碼技術(shù)和系統(tǒng)加固技術(shù)。密碼技術(shù)保證系統(tǒng)和應(yīng)用程序的完整性、提供強(qiáng)身份鑒別以及存儲節(jié)點(diǎn)的透明加密。系統(tǒng)加固技術(shù)保障服務(wù)器和主機(jī)的安全性，如采用操作系統(tǒng)內(nèi)核加固實(shí)現(xiàn)對計(jì)算/存儲節(jié)點(diǎn)、虛擬主機(jī)的保護(hù)，免遭病毒木馬攻擊。

    云存儲管控安全機(jī)制主要解決云存儲平臺安全管理的問題，包括對云存儲節(jié)點(diǎn)服務(wù)器密鑰的統(tǒng)一管理、密鑰生命周期的可控性、云數(shù)據(jù)接口/云客戶端密鑰的自主性等。

    云存儲應(yīng)用安全機(jī)制主要解決云存儲平臺應(yīng)用和服務(wù)的安全問題，主要技術(shù)有加密、身份認(rèn)證、訪問控制等。數(shù)據(jù)加密保證云存儲靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性(靜態(tài)數(shù)據(jù)，即磁盤數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)及備份媒介中的數(shù)據(jù)等;動態(tài)數(shù)據(jù)，即網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，如信用卡號、密碼和私鑰等)。此外，加密信息檢索是云存儲數(shù)據(jù)加密中必須解決的問題之一。身份認(rèn)證與訪問控制必須包括身份供應(yīng)、認(rèn)證和訪問控制三個(gè)功能，身份認(rèn)證在云存儲系統(tǒng)的各個(gè)層次都會涉及，如何實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登陸，使得用戶的數(shù)據(jù)訪問控制的身份能夠具有應(yīng)用的一致性，是一個(gè)需要解決的間題

4 一種云存儲系統(tǒng)安全架構(gòu)

    中國政府十分重視云存儲系統(tǒng)及其安全技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。2011年電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金設(shè)立《云計(jì)算關(guān)鍵支撐技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化(云存儲服務(wù))》項(xiàng)目，旨在研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能、高可靠性、高安全性、高可擴(kuò)展性、開放的云存儲服務(wù)應(yīng)用支撐系統(tǒng)。通過突破云存儲的關(guān)鍵技術(shù)和先進(jìn)的云存儲服務(wù)應(yīng)用支撐系統(tǒng)的創(chuàng)新研發(fā)和應(yīng)用推廣，促進(jìn)中國云計(jì)算產(chǎn)業(yè)健康、快速的發(fā)展。

    本文介紹一種云存儲服務(wù)應(yīng)用支撐系統(tǒng)架構(gòu)。它應(yīng)用于云存儲服務(wù)系統(tǒng)，是基于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新型服務(wù)化存儲模式，分為業(yè)務(wù)應(yīng)用層、應(yīng)用接口層、平臺軟件層和基礎(chǔ)設(shè)備層，提供信息服務(wù)管理、運(yùn)營統(tǒng)計(jì)分析和多種安全措施。云存儲服務(wù)應(yīng)用支撐系統(tǒng)總體應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖2所示。其功能覆蓋了平臺軟件層、業(yè)務(wù)活動監(jiān)控中心、統(tǒng)一安全管理中心。

    業(yè)務(wù)應(yīng)用層支持存儲空間的托管和租賃、云郵件、網(wǎng)絡(luò)社區(qū)、IPTV音視頻監(jiān)控等基本云存儲服務(wù)，支持區(qū)域醫(yī)療云計(jì)算服務(wù)、村鎮(zhèn)銀行云計(jì)算服務(wù)等行業(yè)應(yīng)用。任何一個(gè)授權(quán)用戶都可以通過標(biāo)準(zhǔn)的公用應(yīng)用接口來登錄云存儲系統(tǒng)，享受各種云存儲服務(wù)。

    應(yīng)用接口層提供多域安全隔離策略，支持文件、塊、數(shù)據(jù)庫和簡單存儲服務(wù)第三方(S3 )云接口等。提供遵循POSIX標(biāo)準(zhǔn)的文件級接口，提供開放的SOAP/REST和NFS/CIFS標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，通過應(yīng)用編程接口(API)支持各種應(yīng)用軟件的開發(fā)。

    平臺軟件層支持Web服務(wù)和自助服務(wù)門戶，提供客戶權(quán)限管理、訪問控制策略、統(tǒng)計(jì)與計(jì)費(fèi)管理。提供以智能資源管理為核心的系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)管理、生命周期管理、協(xié)調(diào)調(diào)度與監(jiān)控。通過集群、分布式文件系統(tǒng)或網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)云存儲中多個(gè)存儲設(shè)備之間的協(xié)同工作，使多個(gè)的存儲設(shè)備可以對外提供同一種服務(wù)，并提供更大更強(qiáng)更好的數(shù)據(jù)訪問性能。提供服務(wù)動態(tài)部署系統(tǒng)、設(shè)備管理等運(yùn)營軟件。支持存儲虛擬化、服務(wù)器虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化。通過各種數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)技術(shù)和措施可以保證云存儲中的數(shù)據(jù)不會丟失，保證云存儲自身的安全和穩(wěn)定。

圖2 一種云存儲服務(wù)系統(tǒng)的安全架構(gòu)

    基礎(chǔ)設(shè)備層提供高性能以及高可靠性的后端存儲。存儲設(shè)備可以是光纖通道(FC)存儲設(shè)備，可以是網(wǎng)絡(luò)連接式存儲(NAS)和Internet小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(iSCSI)等IP存儲設(shè)備，也可以是小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口( SCSI)或串行連接SCSI(SAS)等直連式存儲(DAS)存儲設(shè)備。存儲設(shè)備之上是一個(gè)統(tǒng)一存儲設(shè)備管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)存儲設(shè)備的邏輯虛擬化管理、多鏈路冗余管理，以及硬件設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控和故障維護(hù)。

    統(tǒng)一安全管理中心的根本目標(biāo)是保證存儲數(shù)據(jù)的安全，即數(shù)據(jù)的保密性、完整性和可用性;主要實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證、訪問授權(quán)、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)隔離、入侵檢測與惡意攻擊處理與安全審計(jì)功能，解決信息存儲安全，實(shí)現(xiàn)威脅來源的收集、分析與處理，即時(shí)進(jìn)行安全升級和威脅防護(hù)，并完成安全信息的高效分發(fā)等功能。

    安全管理涉及的過程有數(shù)據(jù)生成、傳輸、保存、訪問。在云存儲服務(wù)應(yīng)用支撐系統(tǒng)的各層次上都有相應(yīng)的安全技術(shù):如應(yīng)用接口層的單點(diǎn)登陸、平臺軟件層涉及數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)加密技術(shù)、平臺軟件層的入侵檢測處理技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)備層的防火墻技術(shù)等等。

    業(yè)務(wù)活動監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)云存儲服務(wù)應(yīng)用支撐系統(tǒng)中各類運(yùn)營數(shù)據(jù)的采集與分析，快速發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)系統(tǒng)故障，實(shí)現(xiàn)云存儲服務(wù)應(yīng)用支撐系統(tǒng)的高效可控運(yùn)行。

5 結(jié)束語

    云存儲是社會發(fā)展和技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，但其安全問題是云存儲普及最重要的障礙�？梢哉f云存儲安全不單單是技術(shù)問題，還涉及到標(biāo)準(zhǔn)化、管理模式、法律法規(guī)等諸方面的問題。需要學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界以及政府相關(guān)部門共同努力才能實(shí)現(xiàn)。

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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