摘要:为解决辽宁省交通厅云数据中心面临的安全问题，分析总结了云安全的新威胁，然后通过分析辽宁交通云安全的风险，明确辽宁交通设施云安全建设目标，提出辽宁省云环境下交通信息安全策略的研究重点和相关内容。辽宁省云环境下交通信息安全策略研究完成后将为辽宁省交通“云”数据中心安全管理及辽宁省交通厅信息安全管理水平快速提升提供重要的支撑。
关键词:信息安全;设施云;云安全;渗透测试
中图分类号:TP309 文献标识码:B
1引言
云计算作为一种新的服务模式，用户在享受它带来的便利性、低成本等优越性的同时，也对其安全性疑虑重重。如何保障云计算安全成为云计算系统亟需解决的问题。此外，从近期发生的与云计算相关的一系列安全事件可以看出，传统的安全威胁在云计算服务中同样存在，而且由于云计算虚拟化、资源共享、弹性分配等特点，相比传统的IT系统，又面临新的安全威胁。辽宁省交通厅云数据中心基础设施平台于2015年全面启动建设。为解决辽宁省交通厅尤其是云数据中心面临的安全问题，辽宁省云环境下交通信息安全策略研究课题以辽宁省交通行业重要信息系统为对象，分析其面临的信息安全问题与挑战，以提升辽宁省交通行业现有信息安全水平。本文首先总结了云安全的新威胁，然后通过分析辽宁交通云安全的风险，明确辽宁交通设施云安全建设目标，提出辽宁省云环境下交通信息安全策略的研究重点和相关内容。
2云安全新威胁
2．1虚拟化平台的安全威胁
如同传统的IT系统一样，虚拟化平台也可能存在大量漏洞或错误的情况。如果VM上存在漏洞，使得攻击者完全控制一个VM后，通过利用各种虚拟化管理平台安全漏洞，可以进一步渗透到虚拟化管理平台甚至其它VM中。这就是所谓的虚拟机逃逸。同时还可能导致数据泄漏以及针对其它VM的DoS攻击。
2．2隐蔽信道攻击
隐蔽信道(CovertChannel)是指允许进程以危害系统安全策略的方式传输信息的通信信道，通过构建隐蔽信道可以实现从高安全级主体向低安全级别主体的信息传输，是导致信息泄露的重要威胁。这种攻击的源头可以是来自虚拟化环境以外的其他实体，也可以是来自虚拟化系统中其它物理主机上的VM，还可以是相同物理机上的其它VM。
2．3侧信道攻击
侧信道攻击是一种新型密码分析方法，其利用硬件的物理属性(如功耗、电磁辐射、声音、红外热影像等)来发现CPU利用率、内存访问模式等信息，进而达到获取加密密钥，破解密码系统的目的。这类攻击实施起来相当困难，需要对主机进行直接的物理访问。例如通过监控数据进出运行着加密算法的硬件系统上的CPU和内存所花费的时间，来分析密钥的长度。再例如，可以对CPU或加密芯片的功耗进行观察分析。芯片上的功耗可以产生热量，冷却效应可以将热量移走。芯片上温度的变化引起机械伸缩，这些伸缩可以产生音量很低的噪声。在虚拟化环境下，通过查看计算机的内存缓存，攻击者可以获得一些关于什么时候用户在同一台设备上利用键盘访问启用SSH终端的计算机等基本信息。通过测量键盘敲击时间间隔，他们最终可以使用和Berkeley他们一样的技术来计算出通过计算机输入了什么。还能估算出当计算机执行例如加载特定网页等这样简单任务时候的缓存活动。这种方法可以被用于查看有多少因特网用户正在访问一台服务器，甚至是他们正在查看哪一个网页。为了让他们简单的攻击行为奏效，攻击者不仅能计算出哪一个服务器正在运行他们希望攻击的程序，还能找到一个在这台服务器上找到特定程序的方法。这并不容易做到，因为从定义上来看云计算会让这种信息对用户是不可见的。
2．4虚拟机的安全威胁
(1)虚拟机资源隔离不当，出现非授权访问。多租户共享计算资源带来的风险，包括一个租户的VM资源故障导致另一个租户的VM不可用，或一个租户非授权访问其他租户的VM。(2)虚拟机镜像文件或自身管理防护措施不足，引发安全问题。(3)虚拟机访问控制不严格或不完善，对虚拟机账号、密码或认证方式控制不足，导致非授权访问。(4)虚拟机之间的通信安全防护不足，导致出现攻击、嗅探。(5)VM之间的攻击和嗅探。VM之间进行嗅探或窃听，监视虚拟机网络上数据(例如明文密码或者配置信息)传输信息的行为。利用简单的数据包探测器，攻击者可以很轻松地读取VM网络上所有的明文传输信息。虚拟机迁移时安全策略不足，引发安全问题。(6)虚拟机迁移过程。虚拟机迁移过程中出现安全策略、安全参数的改变，导致错误授权、计费错误等问题;攻击者利用虚拟机迁移过程中的漏洞对虚拟机形成攻击。(7)特权(超级)虚拟机存在安全隐患，造成对其他VM的非法攻击或篡改。
2．5API安全
云计算系统通过开放应用程序接口来对外提供各种云计算服务。因此，开放应用程序接口的访问控制、操作权限管理以及恶意代码审查等在整个云计算系统中就显得非常重要。一旦应用程序接口的访问控制或权限管理不当，将会对云计算系统造成非法访问，导致不必要的数据泄露。具体包括虚拟机与云管理平台之间API的通信安全。
2．6数据安全
(1)数据隔离在云计算系统中，当一个文件存储到云计算系统中时，它可能会被分割成若干个碎片并存储在不同的存储空间上。而且来自不同租户的重要数据和文件可能会被存储，因此数据隔离和数据保护在云计算系统中非常重要。数据隔离不当，就会造成其他租户非法访问别的租户的数据，从而造成数据泄露。(2)数据泄露、隐私保护云计算系统的防数据泄露和隐私保护，一方面需要防止来自云平台中其他租户对数据的窃取，另一方面还需要防止来自云平台内部，如系统管理员对用户数据的泄漏。在传统体系中，信息是存储在单位内部的服务器或者个人电脑、设备上的，能够保证较好的数据隐私性。然而，在云计算中数据是存储在云端服务器上的，因此用户丧失了对隐私数据的物理保护能力。同时，用户需要通过互联网传输数据，更加增加了数据泄露的风险。除此之外，数据的完整性也是用户数据安全的重要需求。如何保障用户数据不损毁、不受未授权修改，以及所有合法的用户操作被准确执行是云安全的重要议题。最后，云平台还需要保证用户数据的一致性，即多个用户所看到的保存在云端的同一份数据是完全相同的。攻击者可以通过数据的不一致性访问未授权的数据，或者实施进一步的攻击。(3)删除后剩余数据的非法恢复用户数据被删除后变成了剩余数据，存放这些剩余数据的空间可以被释放给其他租户使用，这些数据如果没有经过特殊处理，其他租户或恶意运维人员可能获取到原来租户的私密信息。
2．7云计算资源的滥用
丰富的云计算资源极其强大的处理能力，在向用户提供正常服务的同时，也有可能成为攻击者通过恶意使用或滥用并发起网络攻击的有效工具。一些恶意用户通过利用云计算服务的这些特性，更加方便地实施各种破坏活动。密码破解者、DoS攻击者、垃圾邮件发送者、恶意代码制作者以及其它恶意攻击者都可以使用云计算环境提供的丰富资源开展攻击，从而进一步扩大攻击面及其影响力。
2．8恶意的内部运维人员
与传统计算模式相比，云计算环境下用户所有数据全部在云端。云服务商内部的运维人员能够接触到越来越多的云租户的数据，这种访问范围的扩大，以及缺乏有效的监督和管理，增加了恶意的“内部运维人员”滥用数据和服务、甚至实施犯罪的可能性，也使得恶意内部运维人员的安全威胁变得更为严重。
3辽宁省交通设施云安全建设目标
3．1辽宁省交通“云”数据中心建设目标
在辽宁省交通厅发布的《辽宁省公路水路信息化发展指导意见》的发展总目标中，特别指出:“建立具备大数据处理能力的省级交通“云”数据中心，实现交通信息资源共享和业务协同”。在建设任务中，明确了“信息化支撑体系建设”的内容，其中“信息化基础设施建设”中提到:『完成基于“云”架构的近远期规划，先期完成对服务器、存储、网络等硬件资源的整合，实现负载均衡、资源动态分配，提高整体工作效率，降低建设、使用及维护成本』。依据《辽宁省公路水路信息化发展指导意见》的指导内容，根据辽宁省交通运输行业信息化发展现状，考虑行业未来几年的业务发展需要，紧随国际上先进的、成熟的云计算、大数据等技术，规划辽宁省交通云基础设施平台，充分满足省厅及各直属单位三到五年的基础设施需要，并为未来建设“云”数据中心做好准备，秉承“理念先进、结合实际、投资节省、适度超前”的思想，为全省信息化提供完备的基础设施支撑。
3．2辽宁省交通设施云安全风险分析
辽宁省交通“云”数据中心的建设目标是满足省厅及各直属单位三到五年的基础设施需要。其特点包括:辽宁省交通“云”数据中心目前只涉及设施云，没有架构云和服务云，结构相对简单;只考虑省厅及各直属单位三到五年使用，规模有限;只在行业内部使用，信息安全管理有保障;此外，由于系统采用国际上比较成熟的云管理产品，云产品自身安全风险较低，而且对于发现产品的漏洞厂商也可负责解决。辽宁省交通设施云安全管理目前最大的风险是由于辽宁省交通“云”数据中心建成并使用后造成的风险集中，而现有的省厅及各直属单位是按照信息安全等级保护二级进行管理的。为解决这个问题，首先要解决云安全的技术要求。由于目前国内没有可以参考的技术要求，因此要首先编制云安全的技术要求标准。其次，由于云安全的技术要求标准是个新要求，与等级保护常规检查依据不匹配，因此要有配套的信息安全渗透测试检查标准。此外，还应把交通厅信息安全管理体系达到信息安全三级的要求，应补充满足相应级别要求的信息安全管理体系。最后，为保证信息安全管理的落地，应有配套的管理软件。
3．3辽宁省交通设施云安全建设目标
依据《辽宁省公路水路信息化发展指导意见》的指导内容，根据辽宁省交通“云”数据中心发展规划，建设设施云安全技术标准、渗透测试检查标准、厅信息系统安全管理体系和云安全策略管理软件，关注省厅及各直属单位三到五年的“云”数据中心需要，并为建设和管理“云”数据中心做好信息安全策略指导，为交通“云”数据中心安全管理及厅信息安全管理水平提升提供重要的技术支撑。
4辽宁省云环境下交通信息安全策略研究重点内容
辽宁省云环境下交通信息安全策略研究的重点包括设施云安全技术标准、渗透测试检查标准、厅信息系统安全管理体系和云安全策略管理软件。
4．1设施云安全技术标准
设施云安全技术要求标准的编制目的是为指导和规范针对云环境下交通行业相关信息安全管理，介绍了云环境下辽宁省交通信息安全的基本内容和基本要求，针对交通行业设施云及相关信息系统提出了设施云管理框架、安全的技术要求和管理要求。
4．2渗透测试检查标准渗透测试检查标准的编制目的是为指导和规范
针对辽宁省交通行业信息系统的渗透测试检查工作，明确了渗透测试检查的基本概念、原则、实施流程、在各阶段的工作内容和基本要求。
4．3辽宁省交通厅信息系统安全管理体系
辽宁省交通厅信息系统安全管理体系的编制目的是辽宁省交通厅信息安全管理体系达到信息安全等级保护三级水平及云环境信息安全管理的要求，建设包括覆盖信息安全管理体系方针、组织机构和岗位职责规定、信息安全管理、计算机机房管理、计算机设备管理、计算机网络管理、介质安全管理、人员信息安全管理、软件系统开发安全管控、数据备份和恢复管理、第三方信息安全管理、信息安全检查管理、信息安全审计管理、信息安全审批管理、信息系统建设、信息系统日志管理、信息安全事件管理、变更管理、账号与密码管理、防病毒管理、信息资产安全管理、信息资产分类管理和信息系统应急预案等多项管理制度。
4．4云安全策略管理软件
云安全策略管理软件设计的目的是保障上述研究成果在辽宁省交通行业快速推广以及相关信息安全管理要求落地。其主要内容是利用计算机软件开发技术，开发B/S软件，实现信息安全知识共享，并依据上述技术标准和管理制度实现过程控制和信息管理。
5结论
本文首先通过分析云安全的新威胁明确了云安全所面临的新课题。然后通过分析辽宁省交通云安全的风险，明确了辽宁交通设施云安全建设目标，提出了辽宁省云环境下交通信息安全策略的研究重点和相关内容。辽宁省云环境下交通信息安全策略研究完成后将为辽宁省交通“云”数据中心安全管理及辽宁省交通厅信息安全管理水平快速提升提供重要的支撑。
作者：曲卓 邵华 陈龙 单位：辽宁省交通厅通信信息总站 沈阳华睿博信息技术有限公司 辽宁省交通科学研究院
