云計(jì)算環(huán)境下的信息安全問題

1、基礎(chǔ)管理層集群系統(tǒng)、分布式文件系統(tǒng)、網(wǎng)格計(jì)算等云計(jì)算環(huán)境下的信息安全問題摘要：云計(jì)算是一種基于Internet的新興應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，在信息行業(yè)的發(fā)展中占據(jù)著重要的位置，它為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供了安全可靠地服務(wù)和計(jì)算能力。其信息安全問題不僅僅是云計(jì)算所要解決的首要問題，也是決定云計(jì)算的發(fā)展前景的關(guān)鍵性因素。本文主要對云計(jì)算的概述、云計(jì)算存在的安全風(fēng)險及云計(jì)算信息安全進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：云計(jì)算；信息安全；網(wǎng)絡(luò)0 引言云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模型，也是一種能便捷、按需、由網(wǎng)絡(luò)接入到一個可定制的計(jì)算資源共享池的模式，它將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使用戶能夠按需獲取計(jì)算力、存儲空間和信息服務(wù)，被看成

2、是全球IT產(chǎn)業(yè)革命中的第三次變革。用戶可以動態(tài)申請部分資源，支持各種應(yīng)用程序的運(yùn)轉(zhuǎn)，有利于提高效率、降低成本和技術(shù)創(chuàng)新。通過云計(jì)算技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬計(jì)甚至億計(jì)的信息，達(dá)到和“超級計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。云計(jì)算系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是將原來運(yùn)行在PC上或單個服務(wù)器上獨(dú)立的、個人化的運(yùn)算轉(zhuǎn)移到一個數(shù)量龐大的服務(wù)器“云”中，由這個云計(jì)算系統(tǒng)來負(fù)責(zé)處理用戶的請求，并輸出結(jié)果，它是一個以數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理為核心的系統(tǒng)。1 云計(jì)算的概述(1)云計(jì)算的概念狹義云計(jì)算是指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)展的方式獲得所需的資源。廣義云計(jì)算指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)

3、絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。按需部署是云計(jì)算的核心。要解決好按需部署，必須解決好資源的動態(tài)可重構(gòu)、監(jiān)控和自動化部署等，而這些又需要以虛擬化技術(shù)、高性能存儲技術(shù)、處理器技術(shù)、高速互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)。因此，云計(jì)算除了需要仔細(xì)研究其體系結(jié)構(gòu)外，還要特別注意研究資源的動態(tài)可重構(gòu)、自動化部署、資源監(jiān)控、虛擬化技術(shù)、高性能存儲技術(shù)、處理器技術(shù)等。(2)云計(jì)算體系架構(gòu)云計(jì)算的體系架構(gòu)如圖1所示，包括基礎(chǔ)管理層、應(yīng)用接口層及訪問層。基礎(chǔ)管理層解決計(jì)算資源的共享問題，應(yīng)用接口層解決以何種方式對外提供服務(wù)，而訪問層是采用云計(jì)算來解決一些實(shí)際問題。訪問層個人空間服務(wù)、運(yùn)營商空間租賃等企事業(yè)單位實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份、

4、數(shù)據(jù)歸檔、集中存儲、遠(yuǎn)程共享等、/視頻監(jiān)控、IPTV 等系統(tǒng)的集中存儲；網(wǎng)絡(luò)大容量在線存儲等應(yīng)用接口層網(wǎng)絡(luò)接入、用戶認(rèn)證、權(quán)限管理等公用 API 接口、應(yīng)用軟件、WebService 等圖1云計(jì)算體系架構(gòu)(3)云計(jì)算的特征云計(jì)算是在分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、并行計(jì)算等發(fā)展的基礎(chǔ)上提出的一種計(jì)算模型，它面對的是超大規(guī)模的分布式環(huán)境，核心是提供數(shù)據(jù)存儲和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。它具有如下一些特點(diǎn)：較高的可靠性：云計(jì)算采用了計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換、數(shù)據(jù)多副本容錯等分支，因此與本地計(jì)算機(jī)相比，其可靠性更高。大規(guī)模性：由具備一定規(guī)模的多個結(jié)點(diǎn)組成，系統(tǒng)規(guī)?？梢詿o限大。高度的可擴(kuò)展性：可用即插即用的方式方便、快速地增加和減少資

5、源，可擴(kuò)展性和彈性比較資源共享性：提供一種或多種形式的計(jì)算或存儲能力資源池，如物理服務(wù)器，虛擬機(jī)，事物和文件處理能力或任務(wù)進(jìn)程。動態(tài)分配：實(shí)現(xiàn)資源的自動分配管理，包括資源即時監(jiān)控和自動調(diào)度等，并能夠提供使用量監(jiān)控和管理?？绲赜颍耗軌?qū)⒎植加诙鄠€物理地點(diǎn)的資源進(jìn)行整合，提供統(tǒng)一的資源共享，并能在各物理地點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。另外，由于云計(jì)算具有低廉的成本及廣闊的應(yīng)用空間，不斷吸引著電信運(yùn)營商和制造商的關(guān)注。如中國三大電信運(yùn)營商紛紛開展了云計(jì)算的研究和試驗(yàn)工作，構(gòu)建中國IT支撐云、業(yè)務(wù)云、公眾服務(wù)云，為社會提供基于云計(jì)算的IT服務(wù)。然而，在云計(jì)算應(yīng)用發(fā)展中面臨著諸多挑戰(zhàn)，如標(biāo)準(zhǔn)化問題、網(wǎng)絡(luò)帶寬問題、安

6、全風(fēng)險問題，其中安全問題被認(rèn)為是最大的挑戰(zhàn)之一，對于云計(jì)算的商業(yè)模式能否成功起著至關(guān)重要的影響。云計(jì)算安全出了傳統(tǒng)IT架構(gòu)中的信息安全風(fēng)險外，還包括虛擬化、多租戶技術(shù)帶來的新的業(yè)務(wù)風(fēng)險，導(dǎo)致信息安全風(fēng)險復(fù)雜度升高。2 云計(jì)算信息安全風(fēng)險分析盡管很多研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為云計(jì)算提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲中心，但安全問題是云計(jì)算存在的主要問題之一。雖然每一家云計(jì)算方案提供商都強(qiáng)調(diào)使用加密技術(shù)(如SSL)來保護(hù)用戶數(shù)據(jù)，但即使數(shù)據(jù)采用SSL技術(shù)進(jìn)行加密，也僅僅是指數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上加密傳輸?shù)?，?shù)據(jù)在處理和存儲時的保護(hù)仍然沒有解決。主要存在以下安全風(fēng)險：(1)由于網(wǎng)絡(luò)邊界模糊帶來的安全風(fēng)險在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)邊界防護(hù)中，

7、一般都是按照網(wǎng)絡(luò)中資源重要程度的不同進(jìn)行區(qū)域劃分，各個區(qū)域之間邊界明確，然后再在不同區(qū)域根據(jù)安全需求不同采取相應(yīng)的邊界防護(hù)措施。但在云計(jì)算環(huán)境下,由于大量運(yùn)用虛擬化技術(shù)，資源池化技術(shù)導(dǎo)致云計(jì)算環(huán)境內(nèi)服務(wù)器、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件基礎(chǔ)設(shè)施被高度整合，多個系統(tǒng)同時運(yùn)行在同一個物理設(shè)備上，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)邊界正在被打破，傳統(tǒng)意義上網(wǎng)絡(luò)邊界防護(hù)手段也需要調(diào)整以適應(yīng)新的技術(shù)變革。(2)數(shù)據(jù)安全面臨的風(fēng)險信息遠(yuǎn)程傳輸面臨的安全風(fēng)險在云計(jì)算環(huán)境下，所有的數(shù)據(jù)處理、存儲都是在云端完成的，用戶一端只具有較少的計(jì)算處理能力。這就意味著用戶的原始數(shù)據(jù)、發(fā)送的處理請求、用戶端展示的內(nèi)容等數(shù)據(jù)都需要通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，云計(jì)算

8、環(huán)境中將嚴(yán)重依賴網(wǎng)絡(luò)。在開放的互聯(lián)網(wǎng)中如何保證云端與用戶端之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)密性、完整性是需要解決的問題。信息集中存儲面臨的安全風(fēng)險如果用戶一旦遷移到云環(huán)境中后， 用戶所有的數(shù)據(jù)都將在云端， 云服務(wù)商以何種技術(shù)保證用戶的數(shù)據(jù)在云端得到了妥善保存而沒有被無意或惡意的泄露出去，用戶如何能保證自身存儲的數(shù)據(jù)都是合法的、經(jīng)過授權(quán)的用戶所訪問而沒有被競爭對手窺探，云計(jì)算環(huán)境下的身份鑒別、認(rèn)證管理和訪問控制等安全機(jī)制是否符合用戶的需求，這些都已經(jīng)成為云計(jì)算環(huán)境下迫切需要解決的問題。(3)云服務(wù)器面臨的安全風(fēng)險在云計(jì)算環(huán)境中， 由于數(shù)據(jù)和資源的大集中導(dǎo)致云服務(wù)器需要承擔(dān)比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的服務(wù)器更加繁重的任務(wù)。

9、云計(jì)算環(huán)境對外提供的應(yīng)用服務(wù)、 用戶提出的數(shù)據(jù)處理需求等等都需要由云服務(wù)器來完成。 但同時云環(huán)境下開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、多用戶的應(yīng)用場景給云服務(wù)器的安全帶來更多的隱患。3 云計(jì)算環(huán)境下的信息安全策略(1)邊界安全為了適應(yīng)由于網(wǎng)絡(luò)邊界模糊帶來的安全需求，大量的邊界防護(hù)設(shè)備，如防火墻、入侵檢測等系統(tǒng)也進(jìn)行了相應(yīng)的改造，提供虛擬化環(huán)境下的安全防護(hù)能力以適應(yīng)新的安全需求。以防火墻系統(tǒng)為例。在云計(jì)算環(huán)境下的防火墻普遍采用虛擬防火墻技術(shù)，將一臺物理的防火墻基于虛擬設(shè)備資源進(jìn)行劃分， 每個虛擬后的防火墻不但具備獨(dú)立的管理員操作權(quán)限， 能隨時監(jiān)控和調(diào)整策略的配置情況，同時多個虛擬防火墻的管理員也支持并行操作。物理防

10、火墻能保存每個虛擬防火墻的配置和運(yùn)行日志。經(jīng)過虛擬化之后的防火墻能像普通的物理防火墻一樣，由不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用，由各自業(yè)務(wù)系統(tǒng)自主管理和配置各自的虛擬防火墻，采用不同的安全策略，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的安全隔離。虛擬化之后的安全設(shè)備也與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，服務(wù)器等一樣實(shí)現(xiàn)的資源的池化。從安全的角度出發(fā)，不同的虛擬機(jī)也應(yīng)該像物理服務(wù)器一樣劃分到不同的安全域，采取不同的邊界隔離。關(guān)于虛擬機(jī)之間邊界防護(hù)的技術(shù)思路有兩種，一種是虛擬化廠商為代表，在利用虛擬化的邊界防護(hù)設(shè)備的基礎(chǔ)上，與虛擬化管理功能進(jìn)行整合，通過內(nèi)置的端口檢測虛擬機(jī)之間的數(shù)據(jù)流量。這種方式與交換設(shè)備無關(guān)，但消耗資源多，不能實(shí)施靈活的安全策略。另一種劃

11、分思路是以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商為代表，由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對虛擬機(jī)進(jìn)行標(biāo)識并將其流量牽引到物理交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)流量監(jiān)測，具體實(shí)現(xiàn)方法是采用邊緣虛擬橋EVB協(xié)議將內(nèi)部的不同虛擬機(jī)之間網(wǎng)絡(luò)流量全部交與服務(wù)器相連的物理交換機(jī)進(jìn)行處理。在這種工作模式下，交換設(shè)備與虛擬化管理層緊密結(jié)合，能實(shí)施靈活的虛擬機(jī)流量監(jiān)控策略，同時也使得安全設(shè)備的部署變得更加簡單。(2)數(shù)據(jù)傳輸安全在云計(jì)算環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳輸包括兩種類型，一種是用戶與云之間跨越互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸,另一種是在云內(nèi)部，不同虛擬機(jī)之間數(shù)據(jù)的傳輸。為了保證云中數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，需要在信息的傳輸過程中實(shí)施端到端的傳輸加密，具體的技術(shù)手段可以采用協(xié)議安全套接層或傳輸層安全協(xié)議(SS

12、L/TLS)或IPSec,在云終端與云服務(wù)器之間、云應(yīng)用服務(wù)器之間基于SSL協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸加密。在某些安全級別要求高的應(yīng)用場景， 還應(yīng)該盡可能地采用同態(tài)加密機(jī)制以提高用戶終端通信的安全。 同態(tài)加密是指云計(jì)算平臺能夠在不對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行解密的情況下，直接對用戶的密文數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并返回正確的密文結(jié)果。通過同態(tài)加密技術(shù)能進(jìn)一步提高云計(jì)算環(huán)境中用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽浚@種技術(shù)目前仍然處于研究階段，還不能投入商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。(3)數(shù)據(jù)存儲安全對于云計(jì)算中的數(shù)據(jù)安全存儲安全的一個最有效的解決方案就是對數(shù)據(jù)采取加密的方式。 在云環(huán)境下的加密方式可以分為兩種：一是采用對象存儲加密的方式；一是采用卷標(biāo)存儲加密

13、的方式。對象存儲時云計(jì)算環(huán)境中的一個文件/對象庫，可以理解為文件服務(wù)器或硬盤驅(qū)動器。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲加密，可以將對象存儲系統(tǒng)配置為加密狀態(tài)，即系統(tǒng)默認(rèn)對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。但若該對象存儲是一個共享資源，即多個用戶共享這個對象存儲系統(tǒng)時，則除了將對象存儲設(shè)置為加密狀態(tài)外，單個用戶還需要采用“虛擬私有存儲”的技術(shù)進(jìn)一步提高個人私有數(shù)據(jù)存儲的安全?！疤摂M私有存儲”是由用戶先對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理后，再傳到云環(huán)境中，數(shù)據(jù)加密的密鑰由用戶自己掌握，云計(jì)算環(huán)境中的其他用戶即便是管理者都無權(quán)擁有這個密鑰，這樣可以保證用戶私有數(shù)據(jù)存儲的安全。另一種數(shù)據(jù)存儲安全的解決方案是卷標(biāo)存儲加密。在云計(jì)算環(huán)境中，卷標(biāo)被模擬為

14、一個普通的硬件卷標(biāo)，對卷標(biāo)的數(shù)據(jù)存儲加密可以采用兩種方式：一種方式是對實(shí)際的物理卷標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，由加密后的物理卷標(biāo)實(shí)例出來的用戶卷標(biāo)不加密，即用戶卷標(biāo)在實(shí)例化的過程中采用透明的方式完成了加解密的過程；另一種方式是采用特殊的加密代理設(shè)備，這類設(shè)備串行部署在計(jì)算實(shí)例和存儲卷標(biāo)或文件服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)加解密。這些加密代理設(shè)備一般也是云計(jì)算環(huán)境中的虛擬設(shè)備，通過串行的方式來實(shí)現(xiàn)計(jì)算實(shí)例與物理存儲設(shè)備之間透明的數(shù)據(jù)加解密。它的工作原理是當(dāng)計(jì)算實(shí)例向物理存儲設(shè)備寫數(shù)據(jù)時，由加密代理設(shè)備將計(jì)算實(shí)例的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后存儲到物理存儲設(shè)備中；當(dāng)計(jì)算實(shí)例讀取物理存儲設(shè)備數(shù)據(jù)時，由加密代理將物理存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)解密后將明

15、文交給計(jì)算實(shí)例。(4)云服務(wù)器安全對于云服務(wù)器的安全，首先，在云服務(wù)器中也需安裝病毒防護(hù)系統(tǒng)、及時升級系統(tǒng)補(bǔ)丁，但是與傳統(tǒng)服務(wù)器不同的是，在云服務(wù)器中應(yīng)用的病毒防護(hù)系統(tǒng)和補(bǔ)丁系統(tǒng)也相應(yīng)的進(jìn)行升級以適應(yīng)新的環(huán)境。如病毒防護(hù)系統(tǒng)為了在不增加系統(tǒng)冗余度的前提下提供更好的病毒查殺能力，提出了安裝一個病毒防護(hù)系統(tǒng)的虛擬服務(wù)器，在其他系統(tǒng)中只安裝探測引擎的模式。當(dāng)系統(tǒng)需要提供病毒查殺服務(wù)時，由引擎將請求傳遞給安裝病毒防護(hù)系統(tǒng)的服務(wù)器完成病毒查殺任務(wù)。除了外部的安全防護(hù)手段之外，云服務(wù)器上部署的操作系統(tǒng)自身的安全對云服務(wù)器的安全也起到至關(guān)重要的作用。目前國外的一些云服務(wù)提供商已經(jīng)退出了云安全操作系統(tǒng)，已經(jīng)具

16、備了身份認(rèn)證、訪問控制、行為審計(jì)等方面的安全機(jī)制。云計(jì)算是未來IT互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，是今年來的研究熱點(diǎn)。隨著云計(jì)算的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，無論是對云服務(wù)用戶而言，還是對云服務(wù)提供商而言，信息安全問題勢必成為云計(jì)算發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題。本文主要對云計(jì)算的相關(guān)知識進(jìn)行了概述，并探討了云環(huán)境下的信息安全問題。參考文獻(xiàn)：1蔣建春，文偉平.云”計(jì)算環(huán)境的信息安全問題J.信息網(wǎng)絡(luò)安全,2010(002):61-63.2杜常青.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)安全及防范對策研究J.信息安全與技術(shù),2011,(11):54-55.3鄒佳順.云計(jì)算環(huán)境下安全問題及其對策研究J.計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用,2012,(14):35-36.