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云计算安全研究报告(2):云计算安全挑战

收录时间:2012-11-23 15:16 来源: 信息安全国家重点实验室  作者:冯登国,张敏,张妍,徐震  阅读:0次 评论:0我要评论

内容提示:目前,关于云计算与安全之间的关系一直存在两种对立的说法.持有乐观看法的人认为,采用云计算会增强安全性.然而,更接近现实的一种观点是,集中管理的云计算中心将成为黑客攻击的重点目标.由于系统的巨大规模以及前所未有的开放性与复杂性,其安全性面临着比以往更为严峻的考验.对于普通用户来说,其安全风险不是减少而是增大了.

延伸阅读:云安全技术框架 云安全服务 云安全标准 云计算

        2 云计算安全挑战

        目前,关于云计算与安全之间的关系一直存在两种对立的说法.持有乐观看法的人认为,采用云计算会增强安全性.通过部署集中的云计算中心,可以组织安全专家以及专业化安全服务队伍实现整个系统的安全管理,避免了现在由个人维护安全,由于不专业导致安全漏洞频出而被黑客利用的情况.然而,更接近现实的一种观点是,集中管理的云计算中心将成为黑客攻击的重点目标.由于系统的巨大规模以及前所未有的开放性与复杂性,其安全性面临着比以往更为严峻的考验.对于普通用户来说,其安全风险不是减少而是增大了.

        2.1 云计算将推动信息安全领域又一次重大革新

        信息安全领域的发展历程已多次证明,信息技术的重大变革将直接影响信息安全领域的发展进程.例如,在计算机出现之前,信息安全学科以实现通信保密为主要目的,主要研究内容是密码学.自进入计算机时代,信息安全研究目标扩展到计算机系统安全.信息安全学术界形成了以安全模型分析与验证为理论基础、以信息安全产品为主要构件、以安全域建设为主要目标的安全防护体系思想;不仅涌现出安全操作系统、安全数据库管理系统、防火墙为代表的信息安全产品,同时形成了相关的信息安全产品测评标准,以及基于安全标准的测评认证制度与市场准入制度,实现了信息安全产品的特殊监管.当信息技术快速步入网络时代,跨地域、跨管理域的协作不可避免,多个系统之间存在频繁交互或大规模数据流动,专一、严格的信息控制策略变得不合时宜,信息安全领域随即进入了以立体防御、深度防御为核心思想的信息安全保障的时代.形成了以预警、攻击防护、响应、恢复为主要特征的全生命周期安全管理,出现了大规模网络攻击与防护、互联网安全监管等各项新的研究内容.安全管理也由信息安全产品测评发展到大规模信息系统的整体风险评估与等级保护等,如图2 所示.

       

        云计算以动态的服务计算为主要技术特征,以灵活的“服务合约”为核心商业特征,是信息技术领域正在发生的重大变革.这种变革为信息安全领域带来了巨大的冲击:

        (1) 在云平台中运行的各类云应用没有固定不变的基础设施,没有固定不变的安全边界,难以实现用户数据安全与隐私保护;

        (2) 云服务所涉及的资源由多个管理者所有,存在利益冲突,无法统一规划部署安全防护措施;

        (3) 云平台中数据与计算高度集中,安全措施必须满足海量信息处理需求.

        由于当前信息安全领域仍缺乏针对此类问题的充分研究,尚难为安全的云服务提供必要的理论技术与产品支撑,因此,未来在信息安全学术界与产业界共同关注及推动下,信息安全领域将围绕云服务的“安全服务品质协议”的制定、交付验证、第三方检验等,逐渐发展形成一种新型的技术体系与管理体系与之相适应,标志着信息安全领域一个新的时代的到来.

        从目前来看,实现云计算安全至少应解决关键技术、标准与法规建设以及国家监督管理制度等多个层次的挑战.下面分别予以简要阐述.

        2.2 挑战1:建立以数据安全和隐私保护为主要目标的云安全技术框架

        当前,云计算平台的各个层次,如主机系统层、网络层以及Web 应用层等都存在相应安全威胁,但这类通用安全问题在信息安全领域已得到较为充分的研究,并具有比较成熟的产品.研究云计算安全需要重点分析与解决云计算的服务计算模式、动态虚拟化管理方式以及多租户共享运营模式等对数据安全与隐私保护带来的挑战:

        (1) 云计算服务计算模式所引发的安全问题.当用户或企业将所属的数据外包给云计算服务商,或者委托其运行所属的应用时,云计算服务商就获得了该数据或应用的优先访问权.事实证明,由于存在内部人员失职、黑客攻击及系统故障导致安全机制失效等多种风险,云服务商没有充足的证据让用户确信其数据被正确地使用.例如,用户数据没有被盗卖给其竞争对手、用户使用习惯隐私没有被记录或分析、用户数据被正确存储在其指定的国家或区域,且不需要的数据已被彻底删除等等;

        (2) 云计算的动态虚拟化管理方式引发的安全问题.在典型的云计算服务平台中,资源以虚拟、租用的模式提供给用户,这些虚拟资源根据实际运行所需与物理资源相绑定.由于在云计算中是多租户共享资源,多个虚拟资源很可能会被绑定到相同的物理资源上.如果云平台中的虚拟化软件中存在安全漏洞,那么用户的数据就可能被其他用户访问.例如,2009 年5 月,网络上曾经曝光VMware 虚拟化软件的Mac 版本中存在一个严重的安全漏洞.别有用心的人可以利用该漏洞通过Windows 虚拟机在Mac 主机上执行恶意代码.因此,如果云计算平台无法实现用户数据与其他企业用户数据的有效隔离,用户不知道自己的邻居是谁、有何企图,那么云服务商就无法说服用户相信自己的数据是安全的;

        (3) 云计算中多层服务模式引发的安全问题.前面已经提及,云计算发展的趋势之一是IT 服务专业化,即云服务商在对外提供服务的同时,自身也需要购买其他云服务商所提供的服务.因而用户所享用的云服务间接涉及到多个服务提供商,多层转包无疑极大地提高了问题的复杂性,进一步增加了安全风险.由于缺乏安全关键技术支持,当前的云平台服务商多数选择采用商业手段回避上述问题.但长远来看,用户数据安全与隐私保护需求属于云计算产业发展无法回避的核心问题.其实,上述问题并不缺乏技术基础,如数据外包与服务外包安全、可信计算环境、虚拟机安全、秘密同态计算等各项技术多年来一直为学术界所关注.关键在于实现上述技术在云计算环境下的实用化,形成支撑未来云计算安全的关键技术体系,并最终为云用户提供具有安全保障的云服务.

        2.3 挑战2:建立以安全目标验证、安全服务等级测评为核心的云计算安全标准及其测评体系

        建立安全指导标准及其测评技术体系是实现云计算安全的另一个重要支柱.云计算安全标准是度量云用户安全目标与云服务商安全服务能力的尺度,也是安全服务提供商构建安全服务的重要参考.基于标准的“安全服务品质协议”,可以依据科学的测评方法检测与评估,在出现安全事故时快速实现责任认定,避免产生责任推诿.建立云计算安全标准及其测评体系的挑战在于以下几点:

        • 首先,云计算安全标准应支持更广义的安全目标.云计算安全标准不仅应支持用户描述其数据安全保护目标、指定其所属资产安全保护的范围和程度,更重要的是,应支持用户、尤其是企业用户的安全管理需求,如分析查看日志信息、搜集信息,了解数据使用情况以及展开违法操作调查等.而这些信息的搜集可能会牵涉到云计算服务商的数据中心或涉及到其他用户的数据,带来一定安全隐患.当前,云计算商业运作模式仍不十分成熟,用户与云计算服务商之间的责任与权限界定得并不清晰,用户与云计算服务商就管理范围与权限上可能存在冲突,因此,需要以标准形式将其确定下来,明确指出信息搜集的程度、范围、手段等,防止影响其他用户的权益.不仅如此,上述安全目标还应是可测量、可验证的,便于在相关规范中规定上述安全目标的标准化测量验证方法;

        • 其次,云计算安全标准应支持对灵活、复杂的云服务过程的安全评估.传统意义上对服务商能力的安全风险评估方式是,通过全面识别和分析系统架构下威胁和弱点及其对资产的潜在影响来确定其抵抗安全风险的能力和水平,但在云计算环境下,云服务提供商可能租用其他服务商提供的基础设施服务或购买多个服务商的软件服务,根据系统状况动态选用.因此,标准应针对云计算中动态性与多方参与的特点,提供相应的云服务安全能力的计算和评估方法.同时,标准应支持云服务的安全水平等级化,便于用户直观理解与选择;

        • 此外,云计算安全标准应规定云服务安全目标验证的方法和程序.由于用户自身缺乏举证能力,因此,验证的核心是服务商提供正确执行的证据,如可信审计记录等.云计算安全标准应明确定义证据提取方法以及证据交付方法.

        2.4 挑战3:建立可控的云计算安全监管体系

        科学技术是把双刃剑,云计算在为人们带来巨大好处的同时也带来巨大的破坏性能力.而网络空间又是继领土权、领空权、领海权、太空权之后的第五维国家主权,是任何主权国家必须自主掌控的重要资源.因此,应在发展云计算产业的同时大力发展云计算监控技术体系,牢牢掌握技术主动权,防止其被竞争对手控制与利用.与互联网监控管理体系相比,实现云计算监控管理必须解决以下几个问题:

原文网址:http://www.fourtwentydesign.com/research/201211/15171.htm

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