關(guān)于云計算數(shù)據(jù)中心的安全防護，CSA(Cloud Security Alliance，云安全聯(lián)盟)在《云計算關(guān)鍵領(lǐng)域建設(shè)指南》的D7中一共提出8條建議，其中與網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)的安全風(fēng)險建議有4條：

云服務(wù)提供商提供獲得承諾或授權(quán)進行客戶方或外部第三方審計的權(quán)利;

云服務(wù)提供商技術(shù)架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施如何滿足服務(wù)水平SLA的能力;

云服務(wù)提供商為了符合安全要求，必須能夠展示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、管理、部署和人員方面的全方位相互“隔離”;

云服務(wù)提供商在業(yè)務(wù)發(fā)生波動時調(diào)動資源提供系統(tǒng)可用性和性能。

如何去實現(xiàn)上述網(wǎng)絡(luò)安全防護的具體部署，各個云計算服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施提供商，根據(jù)自己的建設(shè)方案要求和擅長出發(fā)，提出了相應(yīng)安全解決方案，以此來達到相關(guān)的要求。我們從傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心安全建設(shè)出發(fā)，向云數(shù)據(jù)中心遷移中，結(jié)合云計算建設(shè)和風(fēng)險建議原則，探討云計算數(shù)據(jù)中心的安全部署。

1 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的安全建設(shè)模型

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心安全部署的一般核心思路是：分區(qū)規(guī)劃、分層部署。

1.1 分區(qū)規(guī)劃

分區(qū)規(guī)劃，就是在網(wǎng)絡(luò)中存在不同價值和易受攻擊程度不同的應(yīng)用或業(yè)務(wù)單元，按照這些應(yīng)用或業(yè)務(wù)單元的情況制定不同的安全策略和信任模型，將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同區(qū)域，以滿足以下需求。

業(yè)務(wù)需求：以邏輯或數(shù)據(jù)中心物理區(qū)域進行業(yè)務(wù)規(guī)劃，有助于業(yè)務(wù)在企業(yè)的開展與管理, 同一業(yè)務(wù)劃分在一個安全域內(nèi)。

數(shù)據(jù)流：根據(jù)數(shù)據(jù)流特征進行分區(qū)規(guī)劃，盡量使得數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)流流向可控、同一區(qū)域相似性強、流量可監(jiān)測，便于對數(shù)據(jù)流進行安全審計和訪問控制。

應(yīng)用的邏輯功能：不同應(yīng)用的部署方式有區(qū)別，對網(wǎng)絡(luò)配置需求不同，按應(yīng)用邏輯特點進行分區(qū)模塊化，便于維護管理差異性應(yīng)用，安全等級一致的應(yīng)用邏輯可以在安全域上進行歸并。

IT安全的需求：數(shù)據(jù)中心分區(qū)，有助于區(qū)域的統(tǒng)一安全要求標(biāo)準(zhǔn)化管理。

根據(jù)上述需求，一般情況下，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)劃分為以下的分區(qū)(如圖1所示)：

核心區(qū)：提供各分區(qū)模塊互聯(lián)

外聯(lián)業(yè)務(wù)區(qū)：企業(yè)對外業(yè)務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)部署區(qū)

Intranet區(qū)： 企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署區(qū)域

測試區(qū)：企業(yè)新應(yīng)用上線測試區(qū)

運營管理區(qū) ：企業(yè)IT運營中心

集成區(qū)： 企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)之間信息交換區(qū)域、信息共享區(qū)域

存儲區(qū)： 企業(yè)數(shù)據(jù)存儲專區(qū)

容災(zāi)備份區(qū)： 提供企業(yè)容災(zāi)、業(yè)務(wù)一致性

圖1 數(shù)據(jù)中心分區(qū)圖

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在分區(qū)基礎(chǔ)上，按照全面的安全防護部署要求，在每個區(qū)域的邊界處，根據(jù)實際情況進行相應(yīng)的安全需求部署，一般的安全部署包括，防DDoS攻擊、流量分析與控制，異構(gòu)多重防火墻、VPN、入侵防御以及負載均衡等需求。

值得一提的是，在業(yè)務(wù)的部署過程中，由于設(shè)備的功能獨立性，往往需要進行糖葫蘆串式的部署(如圖2左所示)，這種部署方式往往會增加部署的復(fù)雜性， 同時架構(gòu)的可靠性也大大降低，為此，一些廠商提出網(wǎng)絡(luò)安全融合方案，可以將獨立設(shè)備組網(wǎng)簡化為網(wǎng)絡(luò)安全的集成業(yè)務(wù)，大大簡化設(shè)計和優(yōu)化管理(如圖2右所 示)。

圖2獨立設(shè)備與集成部署對比圖

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較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，云計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心建設(shè)無明顯差別，同樣需要分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化部署，一般都采用旁掛核心或者匯聚交換機的部署。考慮到云計算的特點，其最大需求是實現(xiàn)計算、存儲等IT資源靈活調(diào)度，讓資源得到最充分利用，而實現(xiàn)這一需求的基礎(chǔ)是以數(shù)據(jù)中心的虛擬機作為主要的計算資源為客戶提供服務(wù)。在這種模式下，數(shù)據(jù)中心建設(shè)出現(xiàn)了新的需求。

2.1 高性能要求

較傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，云計算網(wǎng)絡(luò)的流量模型發(fā)生了兩個變化：一，從外部到內(nèi)部的縱向流量加大;二，云業(yè)務(wù)內(nèi)部虛擬機之間的橫向流量加大。為保證未來業(yè)務(wù)開展，整個云計算數(shù)據(jù)中心必須具有高的吞吐能力和處理能力，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和控制的各個節(jié)點上不能存在阻塞，同時具備突發(fā)流量的承受能力，具體體現(xiàn)在以下兩個方面：

參照云計算數(shù)據(jù)中心對于核心交換機設(shè)備的要求，即必須具備高密度的10G接口提供能力，安全設(shè)備接入數(shù)據(jù)中心，也必須以萬兆級接入、萬兆級性能處理為基礎(chǔ)，并且要具備根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活擴展的能力;

隨著服務(wù)器的虛擬化及多租戶業(yè)務(wù)部署，云計算環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)流量無序突發(fā)沖擊會越來越嚴(yán)重，為保證云計算服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，安全設(shè)備必須具備突發(fā)流量時的處理能力，尤其一些對延遲要求嚴(yán)格的業(yè)務(wù)。

在具體的設(shè)備選擇上，數(shù)據(jù)中心的防火墻可以選擇獨立的設(shè)備形態(tài)(如H3C F5000高端40G獨立盒式防火墻)，也可以部署多個Secblade插卡來做性能擴展。在需要部署高性能防火墻時，可以在交換機部署多個插卡實現(xiàn)性能擴展，并可以實現(xiàn)比多臺同等性能的獨立設(shè)備組合節(jié)能50%以上(如圖3所示)。

圖3 防火墻部署方式

2.2 虛擬化

虛擬資源池化是IT資源發(fā)展的重要趨勢，可以極大程度提高資源利用率，降低運營成本。目前服務(wù)器、存儲器的虛擬資源池化技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的虛擬資源池化也已經(jīng)成為趨勢，對應(yīng)的云計算數(shù)據(jù)中心的防火墻、負載均衡等安全控制設(shè)備，也必須支持虛擬化能力，像計算和存儲、網(wǎng)絡(luò)一樣能按需提供服務(wù)。以防火墻為例，防火墻的虛擬化使用一般應(yīng)用三種場景。

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1、 一般性應(yīng)用：不啟用虛擬防火墻

設(shè)備根據(jù)應(yīng)用類型，按照業(yè)務(wù)將防火墻劃分成多個安全域，再根據(jù)應(yīng)用的隔離互訪要求，實現(xiàn)域間安全控制(如圖4所示)。

圖4 一般性防火墻應(yīng)用

2、VPN組網(wǎng)環(huán)境下，啟用虛擬防火墻，映射到VRF實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)隔離

要實現(xiàn)對多個業(yè)務(wù)VPN的獨立安全策略部署，一種方式是采用多臺物理防火墻，另外一種是采用虛擬防火墻技術(shù)，將一臺物理設(shè)備基于虛擬設(shè)備資源劃分，并實現(xiàn)關(guān)鍵特性的多實例配置(如NAT多實例)，從而實現(xiàn)不同VPN下的不同轉(zhuǎn)發(fā)和控制策略(如圖5所示)。

圖5 VPN組網(wǎng)防火墻應(yīng)用

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3、 多租戶應(yīng)用環(huán)境(云計算服務(wù)提供商 )

每個虛擬設(shè)備具備獨立的管理員權(quán)限，可以隨時監(jiān)控、調(diào)整策略的配置實現(xiàn)情況;多個虛擬設(shè)備的管理員可以同時操作。設(shè)備具備多個配置文件，允許每個虛擬設(shè)備的配置可以獨立保存，虛擬設(shè)備日志可以獨立管理。

圖6 多租戶防火墻應(yīng)用

如圖6所示，將一臺安全設(shè)備虛擬成多臺安全設(shè)備(如防火墻)，分配給不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用，并且各業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以自主管理各自的虛擬設(shè)備，配置各自的安全策略，保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的安全隔離，此時的防火墻作為資源池方式部署在數(shù)據(jù)中心，與網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和存儲一起實現(xiàn)云計算中心端到端的虛擬化資源池(如圖7所示)。

圖7 端到端虛擬資源池化

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2.3 VM之間安全防護需求

與傳統(tǒng)的安全防護不同，虛擬機環(huán)境下，同臺物理服務(wù)器虛擬成多臺VM以后，VM之間的流量交換基于服務(wù)器內(nèi)部的虛擬交換，管理員對于該部分流量既不可控也不可見，但實際上根據(jù)需要，不同的VM之間需要劃分到不同的安全域，進行隔離和訪問控制如圖8所示。

圖8 不同VM之間安全需求

要解決虛擬化內(nèi)部之間的安全防護，可通過EVB協(xié)議(如VEPA協(xié)議)將虛擬機內(nèi)部的不同VM之間網(wǎng)絡(luò)流量全部交由與服務(wù)器相連的物理交換機進行處理，如圖9所示，這將使得安全部署變得同傳統(tǒng)邊界防護一樣簡單。

圖9 基于EVB的安全防護

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需要重點提出，云計算中對于云計算數(shù)據(jù)中心內(nèi)服務(wù)器/虛擬機的網(wǎng)關(guān)選擇問題，一般有兩種方案(如圖所10示)。

圖10 兩種網(wǎng)關(guān)選擇

該方案可以實現(xiàn)租戶內(nèi)不同服務(wù)器(如Web、APP、DB)的安全域隔離，也可以實現(xiàn)租戶間的安全隔離。由于防火墻為眾多流量的控制點，因此要求它具有較高的轉(zhuǎn)發(fā)性能。

該方案只能實現(xiàn)不同租戶間的安全隔離，無法在防火墻上實現(xiàn)租戶內(nèi)的不同服務(wù)器安全域隔離，對于同一租戶內(nèi)的不同服務(wù)器訪問控制，只能依靠接入交換機(DC Acc)上的ACL來實現(xiàn)。由于網(wǎng)關(guān)在交換機上，所以轉(zhuǎn)發(fā)性能較高。

可見，方案一要求防火墻具備非常高的轉(zhuǎn)發(fā)性能，方案二轉(zhuǎn)發(fā)性能高，但無法滿足安全隔離控制要求。因此，對于云計算數(shù)據(jù)中心服務(wù)網(wǎng)關(guān)的選擇上，建議根據(jù)不同租戶的安全需求進行區(qū)分對待，分散防火墻的壓力，同時滿足租戶內(nèi)的安全域隔離，具體原則如下：

1. 對于需要部署防火墻的提供更高級服務(wù)的租戶，網(wǎng)關(guān)部署在vFW上;

2. 對于不需要防火墻防護的普通租戶，網(wǎng)關(guān)部署在核心交換機上。

總結(jié)：云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)安全部署僅僅是云基礎(chǔ)架構(gòu)中基本的建設(shè)環(huán)節(jié)，要保證云計算中心的安全，還要考慮數(shù)據(jù)加密、備份，信息的認(rèn)證授權(quán)訪問以及法律、法規(guī)合規(guī)性要求，只有全面的進行規(guī)劃，才能建立全面、完善的云數(shù)據(jù)中心安全綜合防御體系。