云计算安全解决方案白皮书(三)

云计算安全解决方案白皮书

 

Jack zhai

<在分析业界方案的不足之后，我们提出自己的解决思路>

三、云计算安全解决方案的设计思路

 

云计算架构的显著特点是数据和业务的集中处理，加上VM的动态迁移，各个的业务VM就混在一起，要将这些VM之间完全隔离是十分困难的。业务VM之间是需要互通的，如虚拟桌面需要与服务器连通，网站服务器要与数据库服务器通信，中间件服务器要提供服务支持等等。虽然可以通过虚拟交换机上的访问控制，让VM之间逻辑隔离开来，互通时到外边的三层网关上做流量过滤，但这会成倍地增加循环流量，让虚拟交换机不堪重负。

局部难以解决的问题，我们可以开拓眼界，把它放到更大的领域中，问题或许就变得简单了。因此，我们方案思路是先做安全的预处理，将重大的隔离问题放在整体网络安全规划中解决，先整体，再局部，将安全问题逐步分解。至于云的内部，能做到实时地动态监控，对VM之间的不安全流量报警，及时处理即可。

 

1、网络安全规划------云朵方案

    虚拟化网络只是延展了网络边界，并没有改变网络的路由交换模式，传统的安全域规划同样是非常必要的。为了弥补在一个虚拟化池内部，做到两个信息系统之间强隔离的困难，我们在网络安全总体规划时，建议安全需求较大的两个信息系统就不要部署在一个虚拟化池中。比如等级保护二级系统与三级系统不要部署在一个虚拟化池中，可以部署在不同的虚拟化池里，每个虚拟化池都形成了一个“云朵”，这个设计思路就称为“云朵”方案。

云朵方案的设计思想如下：

• 分别按照安全需求建立不同的虚拟池，如二级的办公业务池、三级的核心业务池；每个虚拟池如同一个传统安全域，有自己的云朵管理平台；(也可以在一个虚拟化池内，设立不同的服务区，同一区内的业务VM不能迁移到其他区域里，这样就形成物理服务器的不同区域)

• 建立统一的安全运维管理中心，通过与各个云朵管理平台的互通，了解云朵内部的运行状态；

• 核心互联域与外网互联域与“3+1”安全域功能基本一致；

• 用户接入域分为两个：一是传统的物理终端接入域，一是虚拟终端接入域。

 

采用云朵方案的设计思路，将安全问题分为两个方面：一是云朵之间的安全，因为域边界位置明确，采用传统边界安全设计思路即可；二是云朵内的安全，是我们接下来的设计的重点。此时云朵内的各个业务系统安全需求接近，可访问的用户群大多一样，相互之间的隔离需求相对较弱。实现安全监控与审计，就可以满足业务系统的安全需求了。

 

2、云朵内安全方案：两头加固，中间导流控制

一个云朵就是一个虚拟化资源池，就是一个独立的安全域，包括服务器资源池、存储资源池，也包括安全资源池，还包括作为支撑虚拟资源池连接的虚拟网络。对于用户来讲，可以看见的只是云朵的门户而已。

云朵内的安全包括三部分：

• 用户端与门户：门户是访问云朵的大门，用户端是访问的起点。用户端到门户可以通过多种网络路径，专网、互联网、移动网络等。其最大的特点，就是终端与访问网络的安全状态是不可控的。但在用户端与门户，可以做一些“门槛式”的安全加固措施，为云朵内的安全提供一些“初级攻击者的流量清洗与未授权行为的阻断”。

• 用户端：专用的办公电脑可以安装指定的安全措施，如终端安全管理，强制终端的环境是安全可控的。但个人电脑、手机等智能终端，严格限制用户安装软件的方法就不太现实了，采用“容器”式终端软件运行模式，或者是虚拟终端模式，能够让用户访问服务时，尽量少地受终端上其他不安全软件的影响；

• 云朵的门户：作为进入云计算服务的大门，流量很大，不适合做细粒度的安全措施，但部署网络层的控制与流量清洗是可以的：

• 身份鉴别与授权管理：确保访问者有合法的授权；

• Anti_DDOS：清洗以阻断带宽为目的DDOS攻击流量，保证门户的畅通；

• 恶意代码检测：针对文件型的恶意代码进行APT检测，一般采用并联方法，不影响业务性能；对于已知的，采用特征检测方法，对于未知的，采用“沙箱”技术，释放文件，通过行为判断是否为恶意代码，可以检测未知的木马、病毒、蠕虫等(建立已经检测文件的特征库，减少在线检测的数量)。发现恶意代码，立即报警，通知安全管理中心，针对具体的访问连接进行进一步处理。

• 虚拟机：业务系统“看到”的是服务器，就是VM，由于系统升级兼容等问题，OS与DB的很多漏洞无法及时打补丁，所以针对性的安全加固是必须的：

• 安全基线增强：VM服务于特定的应用，对于不需要的服务端口、不需要的账户、不需要的第三方软件等应该关闭，对于不能修改的系统文件应该安全保护；

• 反控制加固：服务器安全底线是不做“肉鸡”，因此，建立进程的黑白红策略，禁止账户权限随意更改，禁止木马进程启动，保护注册表，保护系统文件不被替换等策略，都是必须的；若每个VM都做到这样的“自律”，入侵者即使有幸入侵到你的云内部，也会寸步难行，无所建树的；

• 敏感信息防护：入侵者多以获取系统管理员权限为攻击目标，我们建立强制性访问控制策略(系统权限与敏感信息访问权限分开管理)，把系统管理员的敏感信息访问权限降低，这样即使入侵者获得管理员权限，仍然不能看到敏感信息的目录或文件。等保三级的信息系统就需要支持强制性访问控制的安全加固。

• 网络区域：云朵内的网络不仅有物理网络，而且有虚拟网络。如何让每个用户的访问流量先流经相应的安全措施，再进入VM？再明确一点，就是让用户流量不再按照原来的IP方式路由转发，而是按照我们定义的安全策略重新安全路径。这就是我们云朵内安全解决方案的核心支持平台：云导流(流引导与控制)

 

总结起来：云朵内部的安全是两头加固，中间导流的模式。门户的加固提高了入侵者的攻击门槛，服务器的安全加固提高了入侵者攻击的技术难度，中间网络层通过流量引导，将传统的安全措施部署进来，进一步提高访问控制、安全检测、行为审计的能力。

 

3、流引导与控制------先定义流

顾名思义，流引导是以流为控制的核心，流是什么？流就是跟某个信息系统相关的所有网络流量。因为业务系统提供服务都是通过网络进行的，所以可以说服务器网卡上的所有流量就是我们需要控制的流。其内容无非一下几个方面：

• 用户访问业务服务器的流量；

• 服务器与其他数据库、中间件服务器通信的流量；

• 系统与其他系统数据共享的流量，如数据交换、数据备份等；

• 业务系统运维管理的流量

• 服务器系统运维管理的流量；

• 日志输出的流量；

• 系统维持各种网络协议、系统管理的通信流量。

   

流在网络里分为外部用户通过门户进入的“南北流量”，有虚拟机之间的“东西流量”；由于VM的迁移，流量在那个交换机上是不确定的，可以说，在网络层上看，流是交织在一起的。我们希望通过流量的引导，让每个业务系统还原出逻辑的网络拓扑，可以部署了安全措施的网络拓扑。

 

用流的概念让每个信息系统从“复杂”的网络里脱离出来，每个信息系统的流是分离的，安全管理人员看到的是一个逻辑网络层，展示的是每个信息系统的逻辑网络拓扑图。有了这个逻辑网络层，我们就可以按照业务系统自身的安全需求定义其安全属性。

 

定义了流，如何引导流呢？

TCP/IP协议规定了数据包是按目的IP进行路由转发的，每个网络设备(交换机、路由器等)都有自己的路由表，保证数据包从自己设备转发出去时是正确的下一跳。这就好比练车场上，本来车是可以随便走的，但画上行道线，车就要按照定义好的行车线，先过红绿灯，再到立交桥…因此，流的引导与控制就是对数据包重新路由的一个过程。这样我们可以让安全措施不再跟着VM去迁移，可以固定在某给位置，而是让信息流绕个弯，流经相应的安全设备。

<下部分将介绍整个云计算安全解决方案实现的核心部分---云导流部分的组成与原理......>