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[云数据中心] 《云数据中心网络架构与技术》读书笔记 第八章 构建云数据中心端到端安全

8.1 云数据中心面临的安全挑战

因为云化和SDN化的网络特点（网元出现的位置随意性更大，出现和消失的时间不定）：
首先会导致安全业务开通周期长；
其次SDN的自动化能力是现在安全业务所不能达到的，很多安全业务需要手动配置；
最后，为了应对突发流量，数据中心部署了大量冗余的安全设备，造成资源浪费。
安全边界变得模糊：
基于边界的安全防护无法有效工作
可能会出现数据中心内部虚拟机被劫持后发动的攻击
无法防范APT（高级持续性威胁）
安全管理和安全运维复杂化
无法感知应用
安全策略数量庞大，且执行分区域，无法宏观防护
日志格式不统一，安全威胁调查响应速度慢

8.2 云数据中心的安全架构

8.2.1 安全架构全景

云数据中心对安全的新要求：

  • 对安全隔离提出了更高的要求
  • 云内外访问资源需要更严格的控制访问
  • 更加宏观的安全防护体系
  • 以服务形式交付，满足按需部署和弹性扩缩

在架构中我们着重讲解一下红框中的内容，包括：
虚拟化安全中的安全组（ Security Group）
网络安全
高级威胁检测防御
安全管理

8.2.2 安全组件架构

[云数据中心] 《云数据中心网络架构与技术》读书笔记 第八章 构建云数据中心端到端安全_第1张图片
应用层
安全应用统一编排，按需动态发放安全服务，安全应用再将该服务发送给控制器，最终由控制器下发给网络设备。
安全应用可以利用遥测数据，结合大数据和人工智能进行高级威胁检测，达到了全网防御和主动防御
控制层
即SDN控制器。可能采用网络控制器和安全控制器分开部署的方式。
网络控制器：除了提供网络业务编排和发放之外，还可以提供微分段和业务链的编排和发放，用户可以利用业务链将流量引导到安全设备，协同安全业务发放
安全控制器：提供IPSec，安全策略，Anti-DDoS，安全内容检测，地址转换等安全业务的编排，同时还可以和网络控制器协同全面感知威胁
转发层
网络设备提供诸如ACL，安全组，微分段等网络安全功能，结合安全设备，两者可以实现数据中心边界安全防护，租户边界和租户内的安全防护

8.3 云数据中心的安全方案价值

1.安全资源池化，配置全面自动化

创建东西向业务的防火墙资源池
创建南北向业务的防火墙资源池
防火墙资源池可以弹性伸缩，高效可靠部署
租户间的安全业务可以相互隔离，并实现自动化配置

2.丰富安全能力，按层次联防

**各类防火墙安全能力：**安全策略，IPSec VPN加密，NAT策略，IPS，AV，URL过滤，DDoS攻防，ASPF（Application Specific Packet Filter，针对应用层的包过滤）
微分段：东西向流量安全管控
业务链：引流到多个安全业务功能节点，并安排引流的先后顺序
虚拟化层面的虚拟机隔离（利用安全组）
网络层面：

  • 边界部署专业Anti-DDos，针对应用层
  • 边界部署IPS/IDS，APT攻击检测
  • 多引擎虚拟检测技术，Hypervisor行为捕获。检测位置威胁
  • 利用大数据和AI实现安全威胁的自学习检测

安全检测闭环：网络是安全分析的数据采集器，也是安全策略的执行器。
该闭环实现了全网协防，响应并隔离内部威胁，防止威胁扩散

3.防御智能化，安全可视化，安全运维精简化

智能化
利用人工智能检测威胁，主动防御
可视化
全网安全态势感知：对各种安全信息进行汇总，然后分析决策
攻击路径可视：大数据分析关联威胁信息，便于攻击回溯和调查
统一化，简单化
多厂商统一，多类安全设备统一
传统精细化管理和基于业务场景的安全策略分层管理，拥有统一的入口
安全控制器可进行安全策略调优，简化安全策略运维

8.4 云数据中心的安全方案

具体的技术细节

  • 虚拟化安全
  • 网络安全
  • 高级威胁检测防御
  • 边界安全
  • 安全管理

8.4.1 虚拟化安全

虚拟机之间通过安全组实现安全控制和隔离

1.安全组

实现虚拟机之间的互访控制和隔离，可进行自定义安全隔离
通过对报文五元组的匹配来进行访问控制和隔离
安全规则支持随虚拟机动态迁移
[云数据中心] 《云数据中心网络架构与技术》读书笔记 第八章 构建云数据中心端到端安全_第2张图片
从上面的模型来看，安全组具有以下几个特点：

  • 安全组是具有相同安全属性的VM/BM的抽象集合，以及它们的安全策略集合
  • 每个安全组都包含出入方向的动作定义，类似于ACL的控制模型
  • 同一个安全组内的成员默认互通
  • 组内成员主动发起的南北向访问，默认允许互通
  • 组外的主动访问需要白名单匹配

2.方案实现

实现分为两种，一种是Network Overlay，另外一种是Hybrid Overlay，
两种组网的含义请参考我的博客：
《云数据中心网络架构与技术》读书笔记第六章构建数据中心的逻辑网络（Overlay网络）
的6.3章节

Network Overlay组网中：

  • VM接入场景中，由云平台编排并向OVS发放有状态的IPtable，从而实现安全组
  • BareMetal接入场景中，由云平台编排BM的安全组再通过SDN控制器转换为ACL策略下发到接入交换机上
    [云数据中心] 《云数据中心网络架构与技术》读书笔记 第八章 构建云数据中心端到端安全_第3张图片

Hybrid Overlay组网中：

由虚拟交换机替代了OVS

  • VM接入场景中，由云平台接入安全组，再通过SDN向虚拟交换机发放安全组业务
  • BareMetal接入场景中，与Network Overlay相同

[云数据中心] 《云数据中心网络架构与技术》读书笔记 第八章 构建云数据中心端到端安全_第4张图片

8.4.2 网络安全

8.4.3 高级威胁检测防御

8.4.4 边界安全

8.4.5 安全管理

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