云计算系统中的安全问题

关于云计算系统中的安全问题桂小林1桂小林2主要内容2云计算面临的安全挑战云计算的安全体系与关键技术云计算安全实验平台进一步的研究工作建议云计算的特征与安全挑战基础架构云安全框架第2页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林3云计算的特征-1/2单租户到多租户数据和服务外包第3页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林4云计算的特征-2/2计算和服务虚拟化大规模数据并行处理云计算资源池存储能力

监控管理计算能力第4页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林5第5页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林6云计算面临的安全挑战-1/4云计算特有的数据和服务外包、虚拟化、多租户和跨域共享等特点,带来了前所未有的安全挑战。云计算受到产业界的极大推崇并推出了一系列基于云计算平台的服务。但在已经实现的云计算服务中，安全问题一直令人担忧。安全和隐私问题已经成为阻碍云计算普及和推广主要因素之一。2011年1月21日，来自研究公司ITGI的消息称，考虑到自身数据的安全性，很多公司正在控制云计算方面的投资。在参与调查的21家公司的834名首席执行官中，有半数的官员称，出于安全方面的考虑，他们正在延缓云的部署，并且有三分之一的用户正在等待。由于云计算环境下的数据对网络和服务器的依赖，隐私问题尤其是服务器端隐私的问题比网络环境下更加突出。客户对云计算的安全性和隐私保密性存在质疑，企业数据无法安全方便的转移到云计算环境等一系列问题，导致云计算的普及难以实现。第6页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林7云计算面临的安全挑战-2/4云计算的特点安全威胁数据和服务外包（1）隐私泄露（2）代码被盗多租户和跨域共享（1）信任关系的建立、管理和维护更加困难;（2）服务授权和访问控制变得更加复杂；（3）反动、黄色、钓鱼欺诈等不良信息的云缓冲（4）恶意SaaS应用虚拟化（1）用户通过租用大量的虚拟服务使得协同攻击变得更加容易，隐蔽性更强；（2）资源虚拟化支持不同租户的虚拟资源部署在相同的物理资源上，方便了恶意用户借助共享资源实施侧通道攻击。第7页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林8云计算面临的安全挑战-3/4实际上，对于云计算的安全保护，通过单一的手段是远远不够的，需要有一个完备的体系，涉及多个层面，需要从法律、技术、监管三个层面进行。传统安全技术，如加密机制、安全认证机制、访问控制策略通过集成创新，可以为隐私安全提供一定支撑，但不能完全解决云计算的隐私安全问题。需要进一步研究多层次的隐私安全体系（模型）、全同态加密算法、动态服务授权协议、虚拟机隔离与病毒防护策略等，为云计算隐私保护提供全方位的技术支持。第8页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林9云计算面临的安全挑战-4/4由此可见，云计算环境的隐私安全、内容安全是云计算研究的关键问题之一，它为个人和企业放心地使用云计算服务提供了保证，从而可促进云计算持续、深入的发展。Trust&Security第9页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林10主要内容10云计算面临的安全挑战云计算的安全体系与关键技术云计算安全实验平台进一步的研究工作建议云计算的特征与安全挑战基础架构云安全框架第10页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林11云计算安全的技术手段安全性要求对其他用户对服务提供商数据访问的权限控制存储隔离存储加密、文件加密数据运行时的私密性虚拟机隔离、操作系统隔离操作系统隔离数据在网络上传输的私密性传输层加密网络加密数据完整性数据检验数据持久可用性数据备份、数据镜像、分布式存储数据访问速度高速网络、数据缓存、CDN第11页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林12云计算安全的技术手段目前的技术可以避免来自其他用户的安全威胁，但是对于服务提供商，想要从技术上完全杜绝安全威胁还是比较困难的，在这方面需要非技术手段作为补充。一些传统的非技术手段可以被用来约束服务提供商，以改善服务质量，确保服务的安全性。第12页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林13云计算的安全体系-1/1图1A云计算系统的体系框架图1B云计算安全架构第13页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林14云计算安全技术-动态服务授权与控制-1/2第14页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林15云计算安全技术-动态服务授权与控制-2/2第15页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林16云计算安全技术-数据隐私保护-1/4第16页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林17云计算安全技术-数据隐私保护-2/4(1)加密字符串的精确检索基于离散对数的密文检索技术基于BilinearMap的密文检索技术(2)加密字符串的模糊检索基于BloomFilter的密文检索技术基于矩阵和向量变换的密文检索技术(3)加密数值数据的算术运算基于矩阵和向量变换的密文计算技术含加/减/乘/除运算(4)加密数值数据的排序运算第17页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林18云计算安全技术-数据隐私保护-3/4

第18页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林19第19页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林20云计算安全技术-数据隐私保护-4/4第20页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林21云计算安全技术-虚拟机安全-1/3(1)多虚拟机环境下基于Cache的侧通道攻击的实现(2)基于行为监控的侧通道攻击识别方法(3)基于VMM的共享物理资源隔离算法的研究(4)侧通道信息模糊化算法的研究与实现第21页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林22云计算安全技术-虚拟机安全-2/3通过在物理机、虚拟机和虚拟机管理程序三个方面增加功能模块来加强虚拟机的安全，包括云存储数据隔离加固技术和虚拟机隔离加固技术等。第22页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林23云计算安全技术-虚拟机安全-3/3第23页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林24设计适合虚拟环境的软件防火墙

选择NAT技术作为虚拟机的接入广域网(WAN)技术。每个虚拟机在宿主机上都有其对应的一个虚拟网卡，所有的虚拟机网卡通过NAT技术连接在一起，选择宿主机的虚拟网卡与虚拟机的网卡(eth0)连接的主干道路作为关键路径，并在该路径上布置防火墙在虚拟机上部署一个精灵程序，用于监控虚拟机的文件系统,拦截恶意数据与程序第24页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林25云计算安全技术-法律法规-1/1云计算应用模式下的互联网安全的法律与法规问题。云计算平台的安全风险评估与监管问题。第25页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林26云计算安全的非技术手段第三方认证

第三方认证是提升信任关系的一种有效手段，即采用一个中立机构对信任双方进行约束。企业信誉企业信誉对于任何一个竞争领域的企业来讲都是至关重要的。一般来讲，越大的企业对于自身信誉越看重，不会因为利益去窃取客户的数据。合同约束

目前已经有很多云计算服务提供商退出了自己的云计算服务的服务水平协议，这些协议从服务质量、技术支持和知识产权等方面对服务进行了规范，对服务提供者与使用者的权利和义务进行了明确。第26页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林27主要内容27云计算面临的安全挑战云计算的安全体系与关键技术云计算安全实验平台进一步的研究工作建议云计算的特征与安全挑战基础架构云安全框架第27页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林28IBM信息安全框架目前，绝大多数企业在信息安全建设过程中都面临着各种各样的挑战，从规划、管理，到技术、运作不一而足。例如，没有总体的信息安全规划，安全防御呈碎片化；安全意识不到位，经常在受到攻击甚至造成损失后才意识到问题，安全建设受具体事件驱动；企业应对经济不景气所采取的裁员策略有可能将部分风险由外部转化到内部；安全体系的法规遵从问题日益突出……遵循IBM企业信息安全框架的方法论与实施原则，企业可以从根本上解决上述种种难题，因为企业信息安全框架正是用于指导企业或组织如何根据业务需要，明确风险状况与安全需求、确立企业信息安全架构蓝图及建设路线图，并选择相应的安全功能组件。所以，通过这一框架，企业可以全面理解，并从整体上对信息安全进行把控。第28页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林29IBM信息安全框架IBM企业信息安全框架从上到下由三个主要层次组成：安全治理风险管理及合规层、安全运维层、基础安全服务和架构层。其中安全治理风险管理及合规层是后两者的理论依据，安全运维层是对信息安全全生命周期的管理，而基础安全服务和架构层则是企业安全建设技术需求和功能的实现者。三个层次安全治理、风险管理和合规安全运维基础安全服务和架构第29页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林30IBM信息安全框架安全治理、风险管理和合规

处于企业信息安全框架的最顶层，是业务驱动安全的出发点。通过对企业业务和运营风险进行评估，确定其战略和治理框架、风险管理框架，定义合规和策略遵从，确立信息安全文档管理体系。第30页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林31IBM信息安全框架安全运维

安全运维是指在安全策略的指导下，安全组织利用安全技术来达成安全保护目标的过程。主要包括安全事件监控、安全事件响应、安全事件审计、安全策略管理、安全绩效管理、安全外包服务。安全运维与IT运维相辅相成、互为依托、共享资源与信息，它与安全组织紧密联系，融合在业务管理和IT管理体系中。第31页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林32IBM信息安全框架基础安全服务和架构

基础安全服务和架构定义和包含了企业安全框架中的五个核心的基础技术架构和相关服务：物理安全、基础架构安全、身份/访问安全、数据安全和应用安全。基础安全服务和架构是安全运维和管理的对象，其功能由各自子系统提供保证。第32页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林33企业信息安全框架V5.0安全治理、风险管理和合规安全运维物理安全基础架构安全应用安全数据安全身份/访问安全基础安全服务和架构机房安全网络安全应用开发生命周期安全数据生命周期管理战略和治理框架安全事件监控安全事件响应安全事件审计安全策略管理安全绩效管理安全外包服务业务流程安全Web

应用安全应用开发环境安全主机安全终端安全视频监控安全数据泄露保护数据加密数据归档灾难备份身份验证访问管理身份生命周期管理合规和策略遵从风险管理框架第33页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林34安全治理、风险管理和合规企业安全战略规划服务ISO27001认证指导咨询服务信息安全管理体系培训服务安全管理差距分析服务信息安全管理体系咨询及设计服务企业信息系统风险评估服务PCIDSS合规遵从服务信息安全等级保护合规遵从服务基础安全服务和架构基础架构安全基础架构安全评估服务网络入侵防护系统统一威胁管理系统脆弱性管理系统网络安全加固服务主机入侵防护系统主机访问控制系统主机系统加固服务终端安全控制系统物理安全机房物理安全评估服务机房物理安全设计服务智能视频监控平台建设服务数据安全数据生命周期安全评估服务数据安全管理规范设计服务数据安全保护系统集成服务数据敏感性分析服务数据防丢失集成服务数据加密保护服务数据归档设计及实施服务信息系统灾难恢复的规划及实施应用安全应用开发生命周期安全评估和设计服务应用系统代码审计服务渗透测试服务应用安全规范设计服务应用安全评测服务网页防篡改服务Web应用渗透测试及评估应用开发环境安全评估及建设服务身份/访问安全统一身份及访问管理架构设计服务统一身份及访问管理平台建设服务强身份认证集成服务应用系统身份及访问管理平台整合服务企业单点登录(ESSO)集成服务统一身份及访问管理帐号清理服务统一身份及访问管理帐号管理流程设计及实施服务安全运维安全运维管理中心设计及建设服务安全运维管理平台规划及建设服务安全策略的开发及制定服务安全事件审计咨询服务安全事件审计平台的规划及建设服务操作行为审计平台规划及建设服务管理安全服务安全事件响应流程设计服务安全应急响应服务安全绩效考核体系设计第34页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林35IBM企业信息安全框架v5.0给客户带来的价值IBM企业信息安全框架可以：

-帮助客户获得信息安全建设的全景视图；

-呈现给客户目前安全建设所存在的差距；

-帮助客户识别业务风险；

-帮助客户识别安全能力现状，以作为帮助客户规避相应风险的技术指导；

-帮助客户发现安全能力差距弥补的办法；

-帮助客户指定安全建设的优先级。第35页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林36IBM企业信息安全框架v5.0给IBM自身带来的价值IBM企业信息安全框架v5.0将作为客户需求和IBM信息安全解决方案的桥梁。成为客户和IBM共通的语言。IBM企业信息安全框架v5.0中的每一个模块都对应了一系列的IBM信息安全服务。它可以帮助IBM销售团队快速的理解客户的安全需求并提供恰当的信息安全解决方案。IBM企业信息安全框架v5.0将成为IBM标准化的可复用知识资产，降低为客户做架构设计的重复投资成本，在提高有效知识资产利用率的同时，帮助企业加速安全建设的周期，降低设计实施的风险。IBM企业信息安全框架v5.0帮助IBM信息安全服务产品线成为安全架构设计领域的领导者。IBM企业信息安全框架v5.0来源于IBMISF和ESA的安全架构建设方法论。并在此基础上针对中国客户的需求做了客户化的定制，使得架构建设的理念和方法更加适合于本地客户IT建设的要求。第36页,共42页，2024年2月25日，星期天桂小林37主要内容37云计算面临的安全挑战云计算的安全体系与关键技