隨著云計算應(yīng)用越來越廣泛，政務(wù)、通信、金融、電子商務(wù)等越來越多的領(lǐng)域開始使用云計算，云計算服務(wù)正穩(wěn)步成為IT基礎(chǔ)服務(wù)和信息技術(shù)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。云計算從2008年至今，經(jīng)歷了技術(shù)儲備期、服務(wù)發(fā)展期，基于其獨特的優(yōu)勢，例如減少開銷和能耗、提高業(yè)務(wù)的靈活性、按需服務(wù)、提升業(yè)務(wù)系統(tǒng)可用性和高可擴展性等，可為用戶提供更加便捷且成本低廉的服務(wù)，云計算服務(wù)正向模式成熟期邁進，期望實現(xiàn)方便、快捷、按需獲取服務(wù)的遠景目標。

然而，在云計算發(fā)展過程中安全可信問題成為阻礙其發(fā)展的首要因素。尤其云計算服務(wù)具有按需自助服務(wù)、資源池化、泛在接入、快速彈性伸縮、服務(wù)可計算等五大特征，并且具有公有云、社區(qū)云、混合云和私有云等四種部署模式，IaaS、PaaS和SaaS三種主流的服務(wù)模式，云計算服務(wù)提供者和云服務(wù)客戶兩大責(zé)任主體，因此，如何確定安全責(zé)任，如何定級、如何監(jiān)管、如何進行安全防護技術(shù)體系設(shè)計都具有前所未有的難度。
 

 

此次修訂對云計算平臺、系統(tǒng)的擴展設(shè)計要求進行了規(guī)范，針對不同安全等級的云計算平臺或采用云計算技術(shù)的信息系統(tǒng)明確安全設(shè)計目標、確定安全設(shè)計策略，并提出包括第一級至第四級云計算平臺系統(tǒng)安全保護環(huán)境的安全計算環(huán)境、安全區(qū)域邊界、安全通信網(wǎng)絡(luò)和安全管理中心等方面的設(shè)計技術(shù)要求。適用于指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)安全等級保護云計算平臺系統(tǒng)安全技術(shù)方案設(shè)計和實施，也可以作為網(wǎng)絡(luò)安全職能部門對云計算平臺系統(tǒng)進行監(jiān)督、檢查和指導(dǎo)的依據(jù)。

云計算確定定級對象

1、云計算功能框架

云計算功能架構(gòu)分為五個邏輯層，資源層、云服務(wù)層、云訪問層、云用戶層和云管理層。

云用戶層:云用戶指訪問云計算平臺的各類用戶，包括云服務(wù)提供者和云服務(wù)使用者。用戶層主要是指云服務(wù)與租戶或云用戶的交互界面，例如云服務(wù)使用者對云資源的管理、對云服務(wù)的監(jiān)控，云服務(wù)使用者向云服務(wù)提供者追加或減少云資源的訂購等。

云訪問層:訪問層主要面向云服務(wù)提供者、云服務(wù)使用者提供訪問和管理，包括網(wǎng)絡(luò)通信訪問、面向云服務(wù)提供者和使用者的服務(wù)訪問以及面向最終用戶的應(yīng)用訪問等，各層之間的粗實線表示訪問的接口。基于訪問層，云服務(wù)使用者可以實現(xiàn)對云服務(wù)的自動或手動訪問。訪問層訪問云服務(wù)的方式是多樣的，可以基于瀏覽器的方式，也可以基于遠程通信的方式(例如WebService)。實現(xiàn)安全控制是訪問層的重要功能，主要包括授權(quán)、訪問特定服務(wù)的請求安全加固和完整性校驗、通信協(xié)議管控等。

云服務(wù)層:云服務(wù)層主要是面向用戶提供虛擬機等基礎(chǔ)服務(wù)、平臺服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)，也可以分為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、彈性計算服務(wù)、云存儲服務(wù)以及面向用戶的應(yīng)用服務(wù)，主要的服務(wù)包括但不局限于負載均衡、虛擬主機、對象存儲服務(wù)、分布式數(shù)據(jù)庫與大數(shù)據(jù)計算服務(wù)等。

資源層:資源層包括云資源層和硬件設(shè)施層。云資源層包括網(wǎng)絡(luò)資源、計算資源和存儲資源等的資源池，并實現(xiàn)資源管理、任務(wù)調(diào)度和服務(wù)管理等方面功能。硬件設(shè)施層主要包括計算存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和安全設(shè)備等硬件設(shè)備及硬件設(shè)備的運行環(huán)境等。

云管理層(跨層功能):云管理層主要是跨層訪問功能的集合，包括對云服務(wù)的業(yè)務(wù)管理、云平臺及云服務(wù)的運維運營管理、以及對云平臺系統(tǒng)和服務(wù)的安全管理。業(yè)務(wù)管理主要包括產(chǎn)品目錄、賬戶管理、計費等;運維管理主要包括服務(wù)策略管理、服務(wù)水平協(xié)議等;安全管理主要包括認證管理、授權(quán)管理、審計管理等。

2、定級對象確定及管理職責(zé)劃分

云計算保護環(huán)境是云服務(wù)商的云計算平臺，及云服務(wù)客戶在云計算平臺之上部署的軟件及相關(guān)組件的集合。其中，云計算平臺的等級保護定級和按照等級的保護工作由云服務(wù)商負責(zé)，對于大型云計算平臺可以將云計算基礎(chǔ)設(shè)施平臺及輔助支撐系統(tǒng)劃分為不同的等級對象，各自獨立定級。如果云服務(wù)客戶在云計算平臺上部署的軟件及相關(guān)組件可以構(gòu)成等級保護定級對象，則一般稱為云服務(wù)客戶信息系統(tǒng)，針對其的具體定級和按等級開展的保護工作由云服務(wù)客戶負責(zé)。
 

 

云服務(wù)商的云計算平臺可以承載多個不同等級的云服務(wù)客戶信息系統(tǒng)，云計算平臺的安全保護等級應(yīng)不低于其承載云服務(wù)客戶信息系統(tǒng)的最高安全保護等級。對于提供公共服務(wù)的云計算平臺安全保護等級應(yīng)不低于第二級。

定級的重點在于定級對象管理職責(zé)的劃分，根據(jù)不同云服務(wù)模式職責(zé)劃分邊界有所不同，具體如下:

1. 對于IaaS基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)模式，云服務(wù)商的職責(zé)范圍包括虛擬機監(jiān)視器和硬件，云租戶的職責(zé)范圍包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件、應(yīng)用;

2. 對于PaaS平臺即服務(wù)模式，云服務(wù)商的職責(zé)范圍包括虛擬機監(jiān)視器、硬件，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件，云租戶的職責(zé)范圍主要為應(yīng)用;

3. 對于SaaS軟件即服務(wù)模式，云服務(wù)商的職責(zé)范圍包括虛擬機監(jiān)視器、硬件，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件、應(yīng)用。云租戶的職責(zé)范圍主要有用戶訪問和用戶賬號安全。

根據(jù)數(shù)據(jù)安全管理職責(zé)不變的原則，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)永遠由云租戶負責(zé)，但是對于數(shù)據(jù)的傳輸、存儲等完整性和保密性措施是否能夠?qū)崿F(xiàn)則取決于云計算平臺提供的安全功能或服務(wù)。

3、確定安全保護對象

相對傳統(tǒng)信息系統(tǒng)，云計算平臺或系統(tǒng)的安全保護對象所有增加。

云計算安全防護體系框架建立

云安全防護技術(shù)體系是云計算平臺或系統(tǒng)安全建設(shè)的重要指導(dǎo)和依據(jù)，我們將等級保護思想融入到云安全防護體系的構(gòu)建，清晰描述了云安全防護體系建立的原則及方法，提出了基于等級保護的云安全防護技術(shù)體系框架。

云安全防護技術(shù)體系的設(shè)計方法

首先，明確保護對象;

其次，采用蛛網(wǎng)圖法分析保護對象所面臨的安全威脅及自身所存在的安全漏洞;

最后，結(jié)合威脅分析和系統(tǒng)的脆弱性提出安全防護措施。

利用蛛網(wǎng)圖法提出了針對保護對象的安全威脅、脆弱性及安全保護措施分析方法:

1. 威脅及漏洞分析:可針對云計算信息系統(tǒng)的保護對象從威脅場景、威脅來源和威脅對象三個方面來分析云計算信息系統(tǒng)所面臨的安全威脅、自身的弱點以及潛在影響和發(fā)生的可能性等因素，進而分析并確定具體的安全防護需求。利用此分析方法，識別出近百種安全威脅場景，包括虛擬機逃逸、虛擬機間相關(guān)攻擊、惡意虛擬機進行網(wǎng)絡(luò)攻擊、API持續(xù)攻擊等。并且根據(jù)不同等級信息系統(tǒng)應(yīng)該實現(xiàn)的安全防護能力，明確不同等級云計算系統(tǒng)應(yīng)對抗的安全威脅[2]。

2. 確定保護對象，詳見第二章第三節(jié)。

3. 防護措施:對于云計算安全防護措施的選定，可采用德爾菲法來進行，廣泛邀請云計算安全領(lǐng)域“政、產(chǎn)、學(xué)、研”的專家參與，充分利用專家的經(jīng)驗和學(xué)識，確保建立的安全防護措施能夠?qū)瓜鄳?yīng)等級云計算系統(tǒng)面臨的安全威脅。

2云安全防護技術(shù)體系框架

基于上述方法明確云計算安全保護措施是單點的、離散的，無法體現(xiàn)出云計算平臺或云計算信息系統(tǒng)整體防護、縱深防護的思想，更重要的是針對云計算服務(wù)的兩大責(zé)任主體的責(zé)任邊界需要明確，只有根據(jù)職責(zé)明確一個組織建設(shè)云計算平臺或云計算信息系統(tǒng)的目標、對象、范圍，才能更好的進行安全設(shè)計、規(guī)劃和建設(shè)實施。云計算安全防護技術(shù)體系框架設(shè)計方法:

根據(jù)云計算安全防護體系框架設(shè)計方法，我們需要以云計算平臺或云計算信息系統(tǒng)的界定及特征為基礎(chǔ)，充分考慮云計算的功能框架和服務(wù)模式;云計算功能框架包括用戶層、訪問層、資源層、服務(wù)層和管理層(跨層功能)，服務(wù)模式主要包括IaaS 、 PaaS 和SaaS，不同服務(wù)模式云服務(wù)商或云計算服務(wù)提供者與云租戶或云計算服務(wù)使用者的責(zé)任邊界不同;

云計算安全防護技術(shù)體系框架:

用戶通過安全的通信網(wǎng)絡(luò)以網(wǎng)絡(luò)直接訪問、API接口訪問和Web服務(wù)訪問等方式安全地訪問云服務(wù)商提供的安全計算環(huán)境，其中用戶終端自身的安全保障不在本部分范疇內(nèi)。

安全計算環(huán)境包括資源層安全和服務(wù)層安全。

其中，資源層分為物理資源和虛擬資源，需要明確物理資源安全設(shè)計技術(shù)要求和虛擬資源安全設(shè)計要求，其中物理與環(huán)境安全不在本部分范疇內(nèi)。

服務(wù)層是對云服務(wù)商所提供服務(wù)的實現(xiàn)，包含實現(xiàn)服務(wù)所需的軟件組件，根據(jù)服務(wù)模式不同，云服務(wù)商和云服務(wù)客戶承擔(dān)的安全責(zé)任不同。

服務(wù)層安全設(shè)計需要明確云服務(wù)商控制的資源范圍內(nèi)的安全設(shè)計技術(shù)要求，并且云服務(wù)商可以通過提供安全接口和安全服務(wù)為云服務(wù)客戶提供安全技術(shù)和安全防護能力。

云計算環(huán)境的系統(tǒng)管理、安全管理和安全審計由安全管理中心統(tǒng)一管控。結(jié)合本框架對不同等級的云計算環(huán)境進行安全技術(shù)設(shè)計，同時通過服務(wù)層安全支持對不同等級云服務(wù)客戶端(業(yè)務(wù)系統(tǒng))的安全設(shè)計。

分等級安全設(shè)計實現(xiàn)
 

 

修訂中的云計算要求的級差與原標準保持一致。但是考慮到公共云平臺會部署多個租戶、多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，一旦云計算平臺發(fā)生安全事件，影響范圍較大。因此，公共云的云計算平臺安全保護等級最低應(yīng)該為二級。

結(jié)合云計算安全防護技術(shù)體系框架，針對不同等級云計算平臺或云計算信息系統(tǒng)的明確具體的安全設(shè)計目標、策略和技術(shù)要求，具體如下:

第1步:基于上述分析和云等保系列標準的強度要求，確定各等級云計算平臺安全設(shè)計的設(shè)計目標、設(shè)計策略;

第2步:從安全計算環(huán)境、安全區(qū)域邊界、安全通信網(wǎng)絡(luò)和安全管理中心等維度明確安全技術(shù)要求，明確具體安全機制;

第3步:結(jié)合云計算功能框架各個層次以及具體保護對象，針對各個功能層次及保護對象的安全技術(shù)機制實現(xiàn)的要求。

云計算的總體框架:

在安全計算環(huán)境方面，主要增加了虛擬化安全、接口安全、鏡像和快照安全等云計算安全相關(guān)的控制點，同時也將身份鑒別、訪問控制等安全控制措施與云計算不同層次對象安全特性相結(jié)合提出相應(yīng)的安全措施，上圖給出了針對第三級接口安全、鏡像和快照安全的具體設(shè)計要求。

區(qū)域邊界設(shè)計除了互聯(lián)網(wǎng)邊界、第三方邊界、不同物理區(qū)域的邊界安全防護外，增加了虛擬網(wǎng)絡(luò)區(qū)域邊界、虛擬機與宿主機之間的區(qū)域邊界等防護安全要求。安全通信網(wǎng)絡(luò)在物理通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加了虛擬網(wǎng)絡(luò)通信的安全保護要求，安全管理中心高等級增加了對云計算安全態(tài)勢的預(yù)測、預(yù)判能力要求以及運維地域的限定要求。

隨著云計算技術(shù)的應(yīng)用和推廣，政務(wù)、金融、通信、公共服務(wù)等越來越多的行業(yè)和領(lǐng)域開始進行云計算平臺建設(shè)，云計算安全與云計算平臺系統(tǒng)建設(shè)同步規(guī)劃、同步設(shè)計是迫切需要解決的問題，亟需相關(guān)的標準出臺給予指導(dǎo)。

本文提出云計算安全防護體系設(shè)計的方法論:

首先，研究云計算平臺或采用云計算技術(shù)的信息系統(tǒng)的界定及突出特征，確定定級對象及安全保護對象;

其次，分析云計算平臺或云計算系統(tǒng)面臨的安全威脅;

第三，按照“一個中心，三重防護”的縱深防御思想進行云計算平臺安全防護體系設(shè)計;

第四，給出安全體系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的技術(shù)方法，即安全設(shè)計要求指標體系;

最后，結(jié)合等級保護不同等級的級差特點，明確不同等級的技術(shù)要求，并給出結(jié)合云計算功能框架、保護對象的安全保護機制實現(xiàn)技術(shù)要求。

修訂工作分別針對公共云、行業(yè)云和某單位政務(wù)云安全建設(shè)開展了試點驗證，在安全解決方案設(shè)計和安全建設(shè)過程中具有重要的指導(dǎo)作用，大大提升了試點平臺系統(tǒng)的安全防護能力。目前，云計算建設(shè)、應(yīng)用越來越廣泛，大型云計算平臺已經(jīng)成為國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，保障云計算的安全成為關(guān)注焦點，標準的頒布實施將成為指導(dǎo)云計算安全、穩(wěn)定和健康發(fā)展的基石。