云計算IaaS平臺的信息安全和運維服務(wù)設(shè)計

　　隨著云計算技術(shù)的不斷發(fā)展及云計算商業(yè)模式的不斷明晰，其完整的產(chǎn)業(yè)鏈也在不斷地完善，無論是公有云、私有云還是混合云，均得到進一步深化。云計算的信息安全和運維服務(wù)問題越來越被人們所關(guān)注，一直是云計算實施的國際熱點問題，在企業(yè)私有云領(lǐng)域，更是成為是否采納云計算的首要問題。在我國云計算標準工作中，信息安全、運維服務(wù)也是被關(guān)注的重點。

　　針對云計算的信息安全、運維服務(wù)這些國際熱點問題，在IaaS云特別是企業(yè)私有云領(lǐng)域，綜合平衡商用關(guān)鍵、綜合成本、實用易用等因素，設(shè)計了信息安全系統(tǒng)和運維服務(wù)系統(tǒng)，并在國內(nèi)多個行業(yè)實施取得了良好的效果。

　　1、IaaS簡介IaaS服務(wù)的核心思想是以服務(wù)產(chǎn)品的形式向用戶交付各種能力，而這些能力直接來自各種資源池，因此IaaS服務(wù)提供商需要完成資源池化、服務(wù)和產(chǎn)品設(shè)計與組裝以及服務(wù)產(chǎn)品交付等方面的工作。

　　IaaS的技術(shù)架構(gòu)是以數(shù)據(jù)中心IT基礎(chǔ)架構(gòu)為基礎(chǔ)，以滿足用戶需求的特定IT基礎(chǔ)架構(gòu)為交付物的服務(wù)交付過程的層次化模型，如圖1所示。

　　在IaaS的技術(shù)架構(gòu)中，通過采用資源池構(gòu)建、資源調(diào)度、服務(wù)封裝等手段，可以將IT資產(chǎn)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榭山桓兜腎T服務(wù)，從而實現(xiàn)了IaaS云的隨需自服務(wù)、資源池化、快速擴展和服務(wù)可度量等特性。

　　IaaS服務(wù)交付模型包含資產(chǎn)管理、資源管理、服務(wù)管理和交付管理4個層次。在IaaS設(shè)計中，邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　2、IaaS的信息安全系統(tǒng)從表面上看，云計算更注重共享與彈性，而信息安全則考慮信息的封閉與權(quán)限，二者似乎是一對矛盾，但只有解決了這個問題，才能實施好云計算。所以如何平衡這兩方面是設(shè)計的主題。IaaS系統(tǒng)安全體系是以安全域為經(jīng)、以安全等級框架為緯，對安全域逐個進行威脅和風(fēng)險分析，從而形成信息系統(tǒng)安全體系。

　　2.1安全架構(gòu)（I）策略與組織：安全環(huán)境的治理與管理；（2）資產(chǎn)分類：確定出需要保護的資產(chǎn)；（3）風(fēng)險管理：需要保護的原因；（4）安全保護方法：如何保護這些資產(chǎn)。

　　2.2安全域信息系統(tǒng)安全域需要對IaaS進行實施環(huán)境的評估調(diào)查，參照信息保障體系的建模方法，按照威脅與風(fēng)險分析，將信息資產(chǎn)劃分為若干安全域，并根據(jù)不同的安全等級部署安全訪問策略。

　　在設(shè)計時綜合考慮IaaS的等級化安全域，根據(jù)信息系統(tǒng)的功能特性、安全價值以及面臨威脅的相似性，將其劃分成計算區(qū)域、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、區(qū)域邊界和安全基礎(chǔ)設(shè)施四大類安全域。

　　安全域有兩個特征，即同一安全域內(nèi)的系統(tǒng)有相同安全保護需求并相互信任，同時安全域內(nèi)部又可以分為安全子域甚至更細。安全域所遵循的根本原則是：業(yè)務(wù)保障原則、結(jié)構(gòu)簡化原則、等級保護原則、立體協(xié)防原則及生命周期原則。

　　在設(shè)計時，可以根據(jù)相關(guān)規(guī)范，結(jié)合IaaS的應(yīng)用現(xiàn)狀，通過VRF技術(shù)將IaaS劃分為邏輯上的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)均是一個安全域。兩個安全域的數(shù)據(jù)交互將通過內(nèi)聯(lián)業(yè)務(wù)系統(tǒng)區(qū)的防火墻來進行控制。下文以某省級電信運營商IaaS為例進行安全域設(shè)計，示意圖如圖3所示。

　　2.3安全體系IaaS的整體性安全體系基于分層的方法，包括以下所有方面：建筑物（例如非法闖入）、系統(tǒng)（例如角色與安全）、存儲（例如訪問與轉(zhuǎn)換規(guī)則）及網(wǎng)絡(luò)（例如訪問組件，如防火墻，人侵檢測等）。

　　在設(shè)施內(nèi)，采用結(jié)構(gòu)、技術(shù)或組織上的方式，使不同功能和/或不同安全等級的區(qū)域相互分隔，在區(qū)域之間進行人員和貨物上的調(diào)配應(yīng)受到控制和監(jiān)視。

　　IaaS的安全系統(tǒng)設(shè)計主要是將安全防護、安全訪問、安全審計等安全屬性注人服務(wù)總線之中，構(gòu)建安全系統(tǒng)。

　　2.3.1安全屬性（1）安全防護。主要指防火墻、人侵防護、病毒防護等。設(shè)計成2重結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)骨干設(shè)置骨干防火墻、IDS /IDP和病毒墻，對整體IaaS進行防護；在每個VDC中，采用分布式防火墻等設(shè)備進行個性化防護。

　　（2）安全訪問。IaaS主要有管理員、服務(wù)經(jīng)理和用戶3個角色。欲保證這些角色的安全訪問，設(shè)計基于LDAP的用戶訪問管理，應(yīng)用SSO單點登錄技術(shù)、PKI/CA技術(shù)、權(quán)限管理技術(shù)等，為用戶提供高安全等級的安全服務(wù)。這些服務(wù)包括用戶管理服務(wù)、統(tǒng)一用戶身份、認證服務(wù)、加/解密服務(wù)及數(shù)字簽名服務(wù)。

　　2.3.2安全審計安全審計在信息安全中容易被忽視，但卻是商用系統(tǒng)信息安全最關(guān)鍵的部分。根據(jù)IaaS的特點，需要對各類操作建立日志并分析審計，包括虛擬機、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)傳輸、VDC及各種配置與管理信息。通過建立安全審計中心完成安全審計，以保證系統(tǒng)安全。

　　3、IaaS的運維服務(wù)通過在IaaS部署輕量級的網(wǎng)管和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集IT環(huán)境告警信息和監(jiān)控數(shù)據(jù)到運維中心，運維中心實時監(jiān)控IaaS環(huán)境；如遇到故障，運維工程師在企業(yè)用戶允許的前提下遠程登錄到企業(yè)用戶IT環(huán)境并處理故障，從而提供IaaS的運維服務(wù)。

　　系統(tǒng)分為運維中心和ubox兩部分。運維中心是整個系統(tǒng)的核心，主要為企業(yè)用戶、運維工程師、管理員提供一個工作界面。ubox是一個輕量級的網(wǎng)管系統(tǒng)，收集監(jiān)控信息并上傳到運維中心。

　　3.1運維中心設(shè)計運維中心是整個系統(tǒng)的核心，主要為企業(yè)客戶、運維工程師、業(yè)務(wù)管理員和系統(tǒng)管理員提供一個工作界面，包括企業(yè)客戶portal、運維工程師portal、運維管理、公共信息和系統(tǒng)管理等模塊。

　　企業(yè)客戶portal是企業(yè)客戶登錄運維中心以后可以訪問的內(nèi)容，包括告警管理、設(shè)備管理、服務(wù)訂單查詢、服務(wù)請求、故障報告查詢和運維報表查詢。

　　運維工程師portal是運維工程師登錄后工作的界面，包括工作臺、客戶管理、客戶設(shè)備監(jiān)控、遠程協(xié)同、任務(wù)管理和在線問答。

　　運維管理模塊主要有訂單管理、Case管理、任務(wù)調(diào)度、服務(wù)目錄管理、運維報表管理、分析統(tǒng)計等功能；公共信息模塊主要描述公共網(wǎng)站的功能，包括首頁、用戶注冊、服務(wù)產(chǎn)品列表、購物車等功能；系統(tǒng)管理包括人員管理、權(quán)限管理、角色管理等功能。

　　3.2 ubox設(shè)計ubox主要作為運維中心的客戶端，一方面為運維中心收集告警和監(jiān)控數(shù)據(jù)，另一方面作為遠程協(xié)同的網(wǎng)關(guān)；此外，ubox還是一個輕型的網(wǎng)管系統(tǒng)，企業(yè)用戶使用它來監(jiān)控IT環(huán)境，定制運維報表。

　　ubox包括監(jiān)控管理、報警管理、拓撲管理、報表管理、遠程協(xié)同操作服務(wù)、數(shù)據(jù)上傳服務(wù)等模塊。

　　本系統(tǒng)運維中心主要采用SOA面向服務(wù)的架構(gòu)方法論和基于jquery+spring+hibernate （ SSH架構(gòu)）的J2EE架構(gòu)。

　　SSH框架是目前較流行的一種Web應(yīng)用程序開源框架，以幫助開發(fā)人員在短期內(nèi)搭建結(jié)構(gòu)清晰、可復(fù)用性好、維護方便的Web應(yīng)用程序。ubox采用開源網(wǎng)管軟件zenoss，實現(xiàn)企業(yè)客戶IT環(huán)境設(shè)備監(jiān)控、告警及數(shù)據(jù)采集。運維中心與ubox之間通信采用加密的hops和sftp安全協(xié)議。

　　4、實踐效果根據(jù)以上IaaS平臺實現(xiàn)原理及設(shè)計，在調(diào)研某電信用戶的實際需求之后，實現(xiàn)了集成VMware X86虛擬化平臺和IBM Power小型機虛擬化平臺的IaaS綜合運營支撐平臺。

　　此IaaS平臺共有五大功能模塊：資產(chǎn)管理、資源管理、服務(wù)管理、交付管理和系統(tǒng)管理模塊。目前，系統(tǒng)用戶實施已完成并安全運行了1年，得到用戶的好評，是國內(nèi)不多的、穩(wěn)定運行的IaaS。

　　本文設(shè)計主要的優(yōu)勢與特點是：

（1）在IaaS的實施中，大多數(shù)方案只關(guān)注虛擬化的實施、資源池化等問題，而信息安全與運維服務(wù)問題往往得不到解決，使得云計算停留在虛擬化層次，只發(fā)揮了部分效能。本文針對信息安全及運維服務(wù)，總結(jié)了方法路線及相關(guān)實施路徑，特別設(shè)計的信息安全系統(tǒng)和運維服務(wù)系統(tǒng)，解決了困擾IaaS落地實施的關(guān)鍵問題，經(jīng)過在電信等行業(yè)實際應(yīng)用，并進一步改進，有力地保障了IaaS系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行，得到了用戶的好評。

（2）在信息安全方面的安全域規(guī)劃創(chuàng)新地解決了共享與安全的矛盾，平衡了系統(tǒng)的成本、操作、合規(guī)各方面。

（3）將多個虛擬化計算平臺統(tǒng)一在同一個管理平臺之上，統(tǒng)一了虛擬化資源視圖，使得管理更加便捷方便。

（4）將多個虛擬化計算平臺統(tǒng)一在同一個管理平臺之上，可以更加有效地幫助用戶梳理業(yè)務(wù)流程，幫助業(yè)務(wù)的發(fā)展。

來源：CIO時代網(wǎng)

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