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云计算系统安全
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主要内容
云计算的特征与安全挑战
云计算的安全体系与关键技术
基础架构云安全框架
云计算安全实验平台
进一步的研究工作建议
2
云计算的特征-1/2
 单租户 到 多租户
 数据和服务外包
3
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
计算能力
存储能力
监控管理
4
5
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。
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云计算面临的安全挑战-2/4
云计算的特点
数据和服务外包
多租户和跨域共享
安全威胁
(1)隐私泄露
(2)代码被盗
(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。
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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。
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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
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主要内容
云计算的特征与安全挑战
云计算面临的安全挑战
云计算的安全体系与关键技术
基础架构云安全框架
云计算安全实验平台
进一步的研究工作建议
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 安全性要求
1.数据访问的权限控制
2.数据运行时的私密性
3.数据在网络上传输的私密性
4.数据完整性
5.数据持久可用性
6.数据访问速度
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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
权限控制程序
权限控制程序
数据存储时的私密性
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
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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。
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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
14
云计算安全技术-动态服务授权与控制-1/2
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云计算安全技术-动态服务授权与控制-2/2
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云计算安全技术-数据隐私保护-1/4
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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Bilinear Map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
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云计算安全技术-数据隐私保护-3/4

19
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云计算安全技术-数据隐私保护-4/4
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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
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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。
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云计算安全技术-虚拟机安全-3/3
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 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
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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。
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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。
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主要内容
云计算的特征与安全挑战
云计算面临的安全挑战
云计算的安全体系与关键技术
基础架构云安全框架
云计算安全实验平台
进一步的研究工作建议
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IBM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。
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IBM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
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IBM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。
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IBM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。
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IBM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。
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企业信息安全框架V5.0
安全治理、风险管理和合规
战略和治理框架
风险管理框架
合规和策略遵从
安全运维
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
基础安全服务和架构
物理安全
基础架构安全
应用安全
数据安全
身份/访问安全
机房安全
网络安全
主机安全
数据生命
周期管理
身份验证
视频监控
安全
应用开发生命
周期安全
业务流程
安全
数据泄露
保护
Web
应用安全
数据加密
终端安全
应用开发环境
安全
访问管理
身份生命周
期管理
数据归档
灾难备份
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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
PCI DSS合规遵从服务
信息安全等级保护合规遵从服务
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
基础安全服务和架构
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
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
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
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
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
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IBM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。
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IBM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IBM ISF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。
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主要内容
云计算的特征与安全挑战
云计算面临的安全挑战
云计算的安全体系与关键技术
基础架构云安全框架
云计算安全实验平台
进一步的研究工作建议
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云计算平台
应
用
层
HPC运算
(1)基于本体论的多决策因
服
子动态信任关系量化模型;
务
(2)基于机器学习的、具有
层
可扩展性的动态信任评估与
演化模型;
虚
拟
层
虚拟机通过读取内存的
时间来反映物理CPU
Cache的变化情况,从
物
而间接反映CPU的负载。
图像处理
…
模拟仿真
数据备份
基于动态信誉评估的访问控制
基于改进的BloomFilter的密文检索
虚拟机租赁
存储空间租赁
基于侧通道攻击的同驻检测及防御
KVM
HDFS
(1)支持用户使用各种加
密算法;
(2)加密算法具有不确定
性;
(3)支持模糊检索。
基
于
行
为
度
量
的
监
控
(1)采用两层AHP层
机
次分析法定义各种
制
行为的权值。
(2)能防御DOS攻击
和僵尸网络的攻击。
理
层
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 虚拟环境的部署;
 隐私防护体系的部署;
 云终端的隐私保护软件;
 测试与验证指标的筛选与确定;
 实验结果的风险和反馈等。
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主要内容
云计算的特征与安全挑战
云计算面临的安全挑战
云计算的安全体系与关键技术
基础架构云安全框架
云计算安全实验平台
进一步的研究工作建议
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进一步的研究工作
(1)三防系统在虚拟机中有效运用
(2)移动互联网终端安全
(3)轻量级数据保序加密与快速检索
(4)虚拟化软件安全漏洞监测与保护
(5)物理虚拟化带来的安全问题
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谢谢!
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