云计算应用安全研究

专题：云计算与应用　云计算应用安全研究　汪来富，沈军。金华敏　（中国电信股份有限公司广东研究院广州５１０６３０）　１　引言　本文将重点阐述云计算应用安全．安全云在本文则不　作探讨。　云计算的出现是传统ＩＴ领域和通信领域技术进步、　需求推动和商业模式变化共同促进的结果，具有以网络为　２云计算应用安全威胁分析　中心、以服务为提供方式、高扩展性和高可靠性以及资源　根据ＩＤＣ在２００９年年底发布的一项调查报告显示，　使用透明化等重要特征。业界认为云计算是继ＰＣ、互联网　云计算服务面临的前三大市场挑战分别为服务安全性、稳　之后信息产业的第三次变革，将对社会信息化发展产生深　定性和性能表现。该三大挑战排名同ＩＤＣ于２００８年进行　远影响。　的云计算服务调查结论完全一致。２００９年１１月，Ｆｏｒｒｅｓｔｅｒ　随着云计算技术及理念的深人应用，云安全越来越成　Ｒｅｓｅａｒｃｈ公司的调查结果显示，有５１％的中小型企业认为　为安全业界关注的重点，一方面云计算应用的无边界性、流　安全性和隐私问题是他们尚未使用云服务的最主要原因。由　动性等特点引发了很多新的安全问题：另一方面云计算技　此可见。安全性是客户选择云计算应用时的首要考虑因素。　术及理念也对传统安全技术及应用产生了深远的影响。从　云计算应用由于其用户、信息资源的高度集中，带来　完整意义上来说，云安全包括２种含义．一种是云计算应　的安全事件后果与风险也较传统应用高出很多。如在　用自身的安全；另一种是云计算技术在安全领域的具体应　２００９年，Ｇｏｏｇｌｅ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ、Ａｍａｚｏｎ等公司的云计算服务均　用。前者是云计算各类应用健康、可持续发展的基础，后者　出现了重大故障，导致成千上万客户的信息服务受到影　则是当前安全领域最为关注的技术热点。为便于区分，本　响，进一步加剧了业界对云计算应用安全的担忧。　文将前者定义为云计算应用安全，将后者定义为安全云。　总体来说，云计算应用主要面临如下安全威胁。　毒　：云游箨每藏　ｉ　（１）服务可用性威胁　用户的数据和业务应用处于云计算系统中，其业务流　程将依赖于云计算服务提供商所提供的服务，这对服务商　的云平台服务连续性、ＳＬＡ和ＩＴ流程、安全策略、事件处　理和分析等提出了挑战。另外当发生系统故障时，如何保　证用户数据的快速恢复也成为一个重要问题。　（２）云计算用户信息滥用与泄露风险　用户的资料存储、处理、网络传输等都与云计算系统　有关。如果发生关键或私隐信息丢失、窃取，对用户来说无　疑是致命的。如何保证云服务提供商内部的安全管理和访　问控制机制符合客户的安全需求：如何实施有效的安全审　计，对数据操作进行安全监控；如何避免云计算环境中多　用户共存带来的潜在风险都成为云计算环境下所面临的　安全挑战。　（３）拒绝服务攻击威胁　云计算应用由于其用户、信息资源的高度集中，容易　成为黑客攻击的目标，同时由于拒绝服务攻击造成的后果　和破坏性将会明显超过传统的企业网应用环境。　（４）法律风险　云计算应用地域性弱、信息流动性大，信息服务或用　户数据可能分布在不同地区甚至国家，在政府信息安全监　管等方面可能存在法律差异与纠纷：同时由于虚拟化等技　术引起的用户问物理界限模糊而可能导致的司法取证问　题也不容忽视。　３云计算应用安全研究　云计算应用作为一项信息服务模式，其安全与ＡＳＰ　（应用托管服务）等传统ＩＴ信息服务并无本质上的区别。　只是由于云计算的应用模式及底层架构的特性．使得在具　体安全技术及防护策略实现上会有所不同。　从安全的角度看，云计算带来的机遇和挑战并存。一　方面，若能合理运用云计算技术，则可以解决目前存在　的一些安全问题。如采用瘦终端的方式，将企业数据统　一存储在云计算服务器网络中，通过加强对核心数据的　？　集中管理，可大大降低由终端造成的信息泄露的安全风　险。另一方面，云计算为系统安全引人新的潜在威胁问　题，由于云计算的服务模式以及基于虚拟化、分布式计　算的底层架构特性。使得安全边界比较模糊。传统的安　全域划分、网络边界防护等安全机制难以保障云计算应　用的安全需求。　３．１　业界研究现状　云计算应用安全研究目前还处于起步阶段，业界尚未　形成相关标准，目前主要的研究组织主要包括ＣＳｈ（ｃｌｏｕｄ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｌｌｉａｎｃｅ，云安全联盟）、ＣＡＭ（ｃｏｍｍｏｎ　ａｓｓｕｒａｎｃｅ　ｍｅｔｒｉｃ．ｂｅｙｏｎｄ　ｔｈｅ　ｃｌｏｕｄ）等相关论坛。　为推动云计算应用安全的研究交流与协作发展，业界　多家公司在２００８年１２月联合成立了ＣＳＡ，该组织是一个　非赢利组织。旨在推广云计算应用安全的最佳实践，并为　用户提供云计算方面的安全指引。ＣＳＡ在２００９年１２月１７日　发布的《云计算安全指南》，着重总结了云计算的技术架构　模型、安全控制模型以及相关合规模型之间的映射关系，　从云计算用户角度阐述了可能存在的商业隐患、安全威胁　以及推荐采取的安全措施。目前已经有越来越多的ＩＴ企　业、安全厂商和电信运营商加入到该组织。　另外，欧洲网络信息安全局（ＥＮＩＳＡ）和ＣＳＡ联合发　起了ＣＡＭ项目。ＣＡＭ项目的研发目标是开发一个客观、‘　可量化的测量标准，供客户评估和比较云计算服务提供商　安全运行的水平，ＣＡＭ计划于２０１０年底提出内容架构，　并推向全球　许多云服务提供商，如Ａｍａｚｏｎ、ＩＢＭ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ等纷纷　提出并部署了相应的云计算安全解决方案，主要通过采用　身份认证、安全审查、数据加密、系统冗余等技术及管理手　段来提高云计算业务平台的鲁棒性、服务连续性和用户数　据的安全性　３．２云计算应用安全剖析　为有效保障云计算应用的安全，需结合云计算应用特　点，在采取ＩＴ系统基本安全防护技术的基础上，进一步集　成数据加密、ＶＰＮ、身份认证、安全存储等综合安全技术手　段，构建面向云计算应用的纵深安全防御体系，并重点解　决如下安全问题。　（１）构建安全的逻辑边界　在典型云计算应用环境下，物理的安全边界逐步消失，　取而代之的是逻辑的安全边界，应通过采用ＶＰＮ和数据加　密等技术。实现从用户终端到云计算数据中心传输通道　的安全；在云计算数据中心内部，采用ＶＬＡＮ以及分布式　虚拟交换机等技术实现用户系统、用户网络的安全隔离。　（２）数据加密与安全存储　采用数据加密技术实现用户信息在云计算共享环境　下的安全存储与安全隔离：采用基于身份认证的权限控制　方式，进行实时的身份监控、权限认证和证书检查，防止用　户间的非法越权访问。同时应做好剩余信息保护措施，存　储资源重分配给新用户（如虚拟机等）之前．需要进行完整　的数据擦除，防止被非法恢复。　（３）虚拟化技术等安全漏洞风险防范　通过采用虚拟防火墙、防恶意软件和虚拟设备管理软　件对虚拟机环境实施安全策略，确保构建的虚拟网络与构　建的物理网络一样可靠、安全；采用版本和补丁管理控制　机制防范虚拟化等安全漏洞引起的潜在安全隐患。　同时，云计算应用安全也是云计算服务提供商和云计　算用户之间共同的责任。基础设施即服务（ＩａａＳ）、平台即服　务（ＰａａＳ）、软件即服务（ＳａａＳ）等三种云计算应用模式，由　于其自身特点，以及云计算用户对云计算资源的控制能力　不同，使得云服务提供商和云计算用户各自承担的安全责　任与职责也有所不同　ＩａａＳ云服务提供商主要负责为用户提供基础架构服　务，如提供包括服务器、存储、网络和管理工具在内的虚拟　数据中心，云计算基础设施的可靠性、物理安全、网络安　全、信息存储安全、系统安全是其基本职责范畴．如虚拟机　的人侵检测、完整性保护等；而云计算用户则需要负责基　础设施架构以上层面的所有安全问题，如自身操作系统、　应用程序的安全　ＰａａＳ云服务提供商主要负责为用户提供简化的分布　式软件开发、测试和部署环境，云服务提供商除了负责底　层基础设施安全外，还需解决应用接口安全、数据与计算　可用性等：而云计算用户则需要负责操作系统或应用环境　之上的安全问题。　ＳａａＳ云服务提供商需保障其所提供的ＳａａＳ服务从基　础设施到应用层的整体安全，云计算用户则需维护与自身　相关的信息安全，如身份认证账号、密码、终端安全等。　３。３云计算应用安全策略与实施建议　按照服务对象的不同，云计算可分为私有云（ｐｒｉｖａｔｅ　ｃｌｏｕｄ）、公共云（ｐｕｂｌｉｃ　ｃｌｏｕｄ）和混合云（ｈｙｂｒｉｄ　ｃｌｏｕｄ）。对于　私有云而言，通常部署在企业内部，安全实现相对比较容　易，企业内部使用的传统ＩＴ安全措施也可直接应用到私　有云的保护上去。公共云和｝昆合云则涉及到云服务提供商　和云计算用户，安全性要求相对私有云复杂很多，需要云　计算服务提供商和云计算用户协同配合，共同提高云计算　服务的应用安全水平　３＿３．１云计算服务提供商　要提供面向公众的商业化云计算服务，服务质量保　电信科　学　２｛　国　证、数据安全性和计算环境的安全隔离都是必要的保证．　因此对于云计算服务提供商而言，如何在最大程度上降低　云计算系统安全威胁、提高服务连续性、保障用户信息安　全是其业务能否取得成功的关键，结合云计算应用面临的　主要安全威胁，建议采取的安全策略如下。　（１）建立云计算系统的纵深安全防御机制，提高云计　算系统的安全性、健壮性，保障服务提供连续性和稳定性　・控制蠕虫／病毒／木马在云计算平台内外部网络内的　传播，及时隔离和修复：　・对进出云计算系统的数据流量和云计算系统运行状　态进行实时监控，及时发现修复网络和系统异常：　・部署网络攻击防御系统或购买相关攻击防护服务．　防范黑客攻击造成的系统瘫痪或服务中断：　・完善云计算平台的容灾备份机制，包括重要系统、　数据的异地容灾备份：　・建立完善的应急响应机制．提高对异常情况和突发　事件的应急响应能力。　（２）保护用户信息的可用性、隐私性和完整性　－对用户系统和数据进行安全隔离和保护，确保用户　信息的存储安全以及用户间逻辑边界的安全防护：　・通过采用数据加密、ＶＰＮ等技术保障用户数据的网　络传输安全；　・完善用户信息的数据加密与密钥管理与分发机制，　实现对用户信息的高效安全管理与维护；　・完善数据备份、安全恢复机制．在发生异常时为用　户进行及时的数据恢复。　（３）身份认证与安全接人控制　建立严格的云计算ＡＡＡ机制．实施严格的身份管理、安　全认证与访问权限控制，提供用户访问记录，访问可溯源。　（４）加强云计算数据中心的安全管理，完善安全审计　机制　・加强云计算数据中心的安全管理．完善安全事件应　急响应机制及处理流程：　・加强对操作、维护等各类日志的审计管理，提高对　违规溯源的事后审查能力。　３－３．２云计算用户　对于广大用户而言．在选择云计算服务或将现有ＩＴ　系统向私有云或公共云服务迁移之前，首先应对云计算安　全有一个正确的认识。这对用户决定将什么样的业务放在　云里，以节本增效、增强安全性，有着重要意义；同时也应　■　奄麓：曩计算焉藏蹰　结合本企业实际情况，做好周详的准备工作，在最大程度　策略相一致：　上降低在向云计算服务迁移后可能出现的安全威胁。　・明确云服务提供商存储用户数据的地点，在可能的　（１）向私有云迁移　情况下，控制数据的存放地点，以应对不同地区、国　私有云一般部署在企业网内部，所面临的安全风险相　家的法律差异而可能引起的法律纠纷。　对较小．但依然会面临法规遵从、软件许可、应用可靠性、　另外，由于云计算服务可能涉及到诸多个人、企业乃　ＳＬＡ等问题。用户在向私有云迁移时，需要采用成熟的技　至整个国家的重要敏感信息安全，因此在某种程度上需要　术方案．解决私有云的系统建设及运营管理安全工作，具　政府相关监管部门的介入，通过制定、完善相应的法律法　体可参见上文。同时．应做好系统容灾、数据备份以及业务　规，对云计算服务提供商、云计算服务进行规范、监督、审　回退机制，以提高应对各类突发安全事件的处理能力。　计，保障云计算应用服务及信息安全。　（２）向公共云迁移　在向公共云迁移时　应采取如下举措以规避迁移　４　结束语　风险：　安全是广大用户权衡是否使用云计算服务的重要指　・尽量选择安全可信度高、信誉好的大型云服务提供　标之一，是云计算健康可持续发展的基础。只有为用户提　商，降低云服务提供商出现破产导致的业务受损或　供可靠、可信、高性价比的云计算服务，企业才有可能在云　相关负面结果的风险：　计算领域取得成功。本文在总结、分析云计算应用面临的　・确定哪些业务可以使用云计算服务，有选择性地向　技术层面安全威胁和法律合规风险的基础上，对云计算应　云计算服务迁移，如对于企业最至关重要的涉及核　用安全进行了系统分析与研究，并分别从云计算服务提供　心知识产权的或非常敏感的信息，在做好各项测试　商和用户角度提出云计算应用安全策略与建议。相信随着　验证前，应审慎迁移；　整个云计算产业链的不懈努力，以及政府监管部门相关法　・继续做好数据迁移后的安全管理和监控，一方面应　律法规的不断完善，云计算应用及服务将朝着可靠、安全、　通过技术手段和合规审计来验证云服务提供商的　可信的方向健康发展　安全举措．确保自身数据安全及完整性：另一方面，　也应继续做好自身应用系统的安全管理与运行监　参考文献　控工作，包括关键应用信息的备份，以应对云计算　１　Ｃｌｏｕｄ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ａｌｌｉａｎｃｅ．Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　ａｒｅａｓ　ｏｆ　系统故障等突发安全风险；　ｆｏｃｕｓ　ｉｎ　ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｖ２．１，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｌ０ｕｄｓｅｃｕｒｉｔｙａｌｌｉａｎｃｅ．　・详细了解协议内容，确保了解ＳＬＡ服务协议、服务　ｏｒｇ／ｃｓａｇｕｉｄｅ．ｐｄｆ　２　ＩＢＭ．蓝云解决方案．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ一９００．ｉｂｍ．ｃｏｍ／ｉｂｍ／ｉｄｅａｓｆｒｏｍｉｂｍ／　提供商的隐私协议等，通过协议条款要求云计算服　ｃｎ／ｃｌ０ｕｄ，ｓ０ｌｕｔｉ０ｎ８／ｉｎｄｅｘ．ｓｈｔｍｌ　务提供商更新其保护系统，以实现与业内最佳实施　３　王鹏．走近云计算．北京：人民邮电出版社．２ｏｏ９　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｃｌｏｕｄ　Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ｗａｎｇ　Ｌａｉｆｕ，Ｓｈｅｎ　Ｊｕｎ，Ｊｉｎ　Ｈｕａｍｉｎ　（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｔｅｌｅｃｏｍ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６３０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａｓ　ａ　ｎｅｗ　ｂｕｓｉｎｅｓｓ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｒａｐｉｄｌｙ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｍｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｕｓｔｏｍｅｒ　ｔｏ　ａｄａｐｔ　ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ａｎｄ　ｉｔ’Ｓ　ａｌｓｏ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｔｏ　ｂｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｈｅａｌｔｈｉｌｙ　ａｎｄ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｙ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｔｈｒｅａｔｓ　ｆａｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｎｄ　ｌｅｇａｌ　ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ　ｒｉｓｋｓ，ａｎｄ　ｇｉｖｅｓ　ｔｈｅ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｐｏｌｉｃｙ　ａｎｄ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｏｆ　ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｐｒｏｖｉｄｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｕｓｔｏｍｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ，ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　（收稿日期：２０１０一（）４—２１）