基于私有云平臺的網(wǎng)絡安全防護策略研究

肖偉鋼

摘要：云計算技術的不斷發(fā)展和普及，促使越來越多的政企組織開始建設私有云，將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心應用遷移至云平臺。面對日趨嚴峻的網(wǎng)絡安全形勢，為滿足用戶關于數(shù)據(jù)安全和隱私保護的迫切需求，本研究對當前私有云環(huán)境中的安全隱患進行了簡要分析，從網(wǎng)絡邊界防護、強化虛擬化安全、數(shù)據(jù)備份與容災、運維體系構建等方面提出了防護策略。

關鍵詞：私有云；網(wǎng)絡安全；防護策略

隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨和數(shù)字化轉型的加速，云計算技術已從一個新興趨勢發(fā)展為政企IT架構的核心組成部分。作為云計算的一個子集，私有云允許政企在內部環(huán)境中部署云解決方案，從而更好地控制數(shù)據(jù)和應用程序。這種控制能力為政企提供了數(shù)據(jù)主權、合規(guī)性和性能優(yōu)化的優(yōu)勢。與此同時，私有云也引入了新的安全考慮因素，尤其是在網(wǎng)絡層面。如今，網(wǎng)絡攻擊的復雜性和頻率不斷增加，了解私有云的威脅并制定有效的防護策略已經(jīng)成為當務之急[1]。

一、私有云平臺概念

私有云平臺，通常簡稱為私有云，是一種為特定組織所獨立建立與運營的云計算環(huán)境。與公有云不同，私有云并不是為廣大公眾提供服務的，而是專為某個組織量身定制，以滿足其個性化的業(yè)務和技術需求。私有云可以部署在組織數(shù)據(jù)中心的防火墻內，也可以部署在主機托管場所。其核心屬性是專有資源，同時具備云計算的三層架構，即基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS）和軟件即服務（SaaS）。

二、私有云平臺發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)國內某權威咨詢機構發(fā)布的中國私有云市場研究報告，近年來，云計算市場的主要驅動力從消費互聯(lián)網(wǎng)逐步向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)轉移，上云企業(yè)也呈現(xiàn)多樣化的趨勢，逐漸滲透到傳統(tǒng)企業(yè)。未來數(shù)字政府和智慧城市建設將全面滲透，政務云、交通云、醫(yī)療云、能源云等的發(fā)展將出現(xiàn)高速增長態(tài)勢，這些場景將促使建設更大規(guī)模的私有云，私有云即將迎來較快的增長期。中國私有云市場將保持高速增長，增速維持在30%以上，預計到2024年中國私有云市場規(guī)模將達到2768.2億元[1]。

盡管私有云具備諸多優(yōu)勢，其發(fā)展仍面臨挑戰(zhàn)，包括系統(tǒng)維護和升級的復雜性、較高的初始投資和專業(yè)知識的需求。云計算技術的持續(xù)進步以及供應商生態(tài)系統(tǒng)的成熟為這些問題提供了解決方案。在全球范圍內，供應商推出了眾多創(chuàng)新技術，如自動化工具、微服務架構和容器技術等，進一步提高了私有云的效率和可靠性。私有云在滿足特定業(yè)務需求、保障數(shù)據(jù)安全性和隱私性上的核心優(yōu)勢，確立了其在云計算領域的重要地位[2]。

三、私有云平臺的網(wǎng)絡安全威脅分析

（一）常見的網(wǎng)絡安全威脅和攻擊類型

私有云平臺作為專為特定組織定制的云計算環(huán)境，雖然在某種程度上能夠提供更高的數(shù)據(jù)隱私和安全性，但仍然面臨多種網(wǎng)絡安全威脅和攻擊。以下是可能出現(xiàn)的幾種威脅和攻擊：1.分布式拒絕服務攻擊（DDoS）：通過大量的請求從多個源目標私有云資源，導致其服務不可用或運行緩慢。2.惡意軟件與勒索軟件：惡意軟件可以對系統(tǒng)資源進行未授權的訪問或使用，而勒索軟件會加密關鍵數(shù)據(jù)，并要求支付贖金以獲取解密密鑰。3.側信道攻擊：在物理層面，一些攻擊者會試圖從虛擬機或物理設備中悄悄提取信息，而非直接攻擊系統(tǒng)，這是私有云環(huán)境中可能遭遇的高級持續(xù)威脅。4.虛擬化漏洞：虛擬化技術是私有云的重要組件之一，與它相關的軟、硬件可能存在漏洞，攻擊者可利用這些漏洞執(zhí)行未授權操作，從而威脅到整個云環(huán)境的安全。5.配置錯誤：不恰當?shù)陌踩渲每赡軙楣粽咛峁┎槐匾脑L問權限。例如，開放了不必要的網(wǎng)絡端口或未對特定服務進行身份驗證都可能導致數(shù)據(jù)泄露或其他安全事件。6.權限過度分配：在私有云環(huán)境中，如果用戶或應用程序被賦予超出其業(yè)務需求的權限，它們可能會成為攻擊的跳板或被惡意軟件利用。7.內部威脅：內部威脅可能來自惡意的員工或第三方合作伙伴，他們會濫用權限，盜取、篡改或銷毀數(shù)據(jù)。

（二）私有云平臺面臨的特定安全威脅

私有云平臺相對于公共云和混合云，擁有其獨特的安全考量。由于私有云主要在組織內部網(wǎng)絡中運行，它面臨的威脅與一般的網(wǎng)絡環(huán)境存在差異。以下列舉了私有云平臺所特有的一些安全威脅：1.數(shù)據(jù)集中化的風險：私有云通常意味著數(shù)據(jù)的集中存儲，這使得它容易成為攻擊者的主要目標。未經(jīng)授權的內部用戶可能會嘗試訪問存儲在私有云中的敏感數(shù)據(jù)。2.虛擬機逃逸：虛擬機逃逸是指攻擊者從一個虛擬機中破解到底層的宿主機。攻擊者可能利用虛擬化軟件中的漏洞，從一個受限的虛擬環(huán)境進入到物理服務器上，進而威脅到其他所有虛擬機。3.資源池中的攻擊：私有云的資源經(jīng)常被池化，以供不同的業(yè)務部門使用。攻擊者可以對一個資源池中的應用進行攻擊，從而影響該資源池中的所有應用。4.API與界面的漏洞：管理私有云所需的API和界面可能存在安全漏洞。未經(jīng)加密的API通信可能會被竊聽，導致數(shù)據(jù)泄露或被篡改。

四、私有云平臺網(wǎng)絡安全防護策略

（一）加強網(wǎng)絡邊界防護

1.完善網(wǎng)絡訪問控制策略

私有云平臺中的網(wǎng)絡訪問控制策略對于限制和管理對云資源的訪問起到核心作用。通過完善網(wǎng)絡訪問控制策略，組織能夠自定義和實施訪問控制規(guī)則，以管理各種實體如何與云中的資源進行交互。基于角色的訪問控制（RBAC）為組織提供了一個框架，允許為不同角色分配特定權限。這些角色通常與組織內的職務對應，如系統(tǒng)管理員、開發(fā)人員或業(yè)務分析師等。基于RBAC的策略中，角色被分配一組權限，而實體則被分配角色。這意味著，實體的訪問權限是基于其所分配的角色來定義的。

2.部署入侵檢測系統(tǒng)

私有云平臺的安全架構需要集成入侵檢測和防護系統(tǒng)（IDPS）來監(jiān)視并對潛在的惡意活動做出響應。這些系統(tǒng)為組織提供了深度視野，能夠識別、應對各種來源的安全威脅。入侵檢測系統(tǒng)（IDS）旨在監(jiān)控網(wǎng)絡流量，并在檢測到異常或可疑行為時生成警報，通過分析以確定是否存在真正的威脅。例如，若系統(tǒng)檢測到從一個特定源地址發(fā)出的大量請求，則標記該行為為泛洪攻擊。

3.建立強密碼策略

一個強密碼策略對于保護私有云平臺的安全非常重要。組織應該制定密碼策略要求用戶創(chuàng)建和使用強密碼。強密碼應該由一系列大小寫字母、數(shù)字和特殊字符組成，并且長度應足夠長，以加大密碼破解的難度。此外，組織還可以要求用戶定期更改密碼，以防止密碼被猜測或泄露。

4.加密敏感數(shù)據(jù)

私有云平臺中存儲的敏感數(shù)據(jù)可能包含用戶信息、業(yè)務數(shù)據(jù)等，因此保護這些數(shù)據(jù)的安全至關重要。一種有效的方法是使用加密算法對敏感數(shù)據(jù)進行加密，在傳輸和存儲過程中保護數(shù)據(jù)的機密性。只有授權的用戶才能解密和訪問這些數(shù)據(jù)，從而降低數(shù)據(jù)泄露的風險。

5.定期進行安全審計

私有云平臺的安全審計是保障安全的一項關鍵任務。組織應定期對云平臺進行內部和外部的安全審計，以識別潛在的漏洞和安全風險。安全審計可以檢測到未經(jīng)授權的訪問、異常行為或其他安全漏洞，并采取及時的措施進行處理。同時，安全審計還有助于組織了解其安全措施的有效性，并根據(jù)需要進行改進和優(yōu)化。

（二）強化虛擬化安全隔離、加密、審計

1.合理應用虛擬局域網(wǎng)進行網(wǎng)絡隔離

考慮到不同業(yè)務和應用可能在同一物理基礎設施中共存，虛擬局域網(wǎng)（VLAN）的應用為網(wǎng)絡隔離提供了一種高效方法。虛擬局域網(wǎng)允許組織從邏輯層面分割物理網(wǎng)絡，創(chuàng)建多個獨立的廣播域。通過此策略，數(shù)據(jù)流量得以在特定的邏輯網(wǎng)絡內部運行，避免與其他網(wǎng)絡交匯，從而確保了更高的安全性。

2.加密虛擬機內核與存儲

對于虛擬機內核的加密，其涉及保護虛擬機的運行環(huán)境，確保惡意軟件或其他潛在威脅不能直接訪問或修改虛擬機的核心組件。利用硬件輔助的安全模塊，可以在虛擬機啟動過程中實現(xiàn)內核完整性驗證和加密，使得任何未經(jīng)授權的嘗試都無法對其進行修改。在存儲方面，保障數(shù)據(jù)在靜態(tài)狀態(tài)下的安全至關重要。對磁盤上的數(shù)據(jù)塊進行加密，可以確保只有持有正確密鑰的實體才能夠訪問存儲的信息。

3.加強虛擬化環(huán)境審計

在虛擬化環(huán)境中，對虛擬機、虛擬網(wǎng)絡、存儲及用戶操作的日志進行集中管理與深度分析是必不可少的。利用安全信息和事件管理（SIEM）系統(tǒng)，可以對日志進行全面解讀，進而發(fā)掘潛在的異常行為。虛擬化環(huán)境的訪問審計需要詳盡地記錄所有的訪問行為，確保只有經(jīng)授權的實體才能進入并進行操作，未經(jīng)授權的訪問應受到嚴格審查。對于虛擬化環(huán)境的配置變更，應基于具體的業(yè)務需求，并在實施前履行審批手續(xù)。

（三）數(shù)據(jù)和應用安全防護

1.數(shù)據(jù)備份機制

數(shù)據(jù)備份機制通常涉及將數(shù)據(jù)的備份存儲在與原始位置不同的地方，以減少單點故障風險。例如，將私有云中的數(shù)據(jù)定期備份到另一個物理位置的存儲中心，或將其同步到另一個云服務提供商，即使原始數(shù)據(jù)中心遭受嚴重損害，數(shù)據(jù)仍舊可以從其他地方恢復。容災技術則專注于在災難發(fā)生后的迅速恢復，包括但不限于實時的數(shù)據(jù)復制、負載均衡技術以及故障轉移策略。例如，通過部署負載均衡器，在數(shù)據(jù)中心失效時自動將流量重定向到另一個數(shù)據(jù)中心，保證用戶業(yè)務不受影響。

2.加強應用代碼安全和漏洞修復

加強應用代碼安全和及時修復已知漏洞是確保私有云平臺穩(wěn)定運行的必要條件，也是確保用戶數(shù)據(jù)和業(yè)務流程安全的基礎。在應用代碼的編寫和維護過程中，安全性應始終作為首要考量。采用靜態(tài)應用程序安全測試（SAST）和動態(tài)應用程序安全測試（DAST）的方法，對代碼進行深入的安全審核，能夠在代碼部署前及時發(fā)現(xiàn)潛在的漏洞。SAST工具可以在開發(fā)階段識別出可能存在的SQL注入、跨站腳本攻擊（XSS）或其他安全漏洞，而DAST工具則在應用運行時檢測其表現(xiàn)，識別可能被忽視的安全隱患。對于已經(jīng)部署的應用，持續(xù)地監(jiān)視和日志記錄能幫助迅速發(fā)現(xiàn)異常行為，從而采取相應的應對措施。通過定期的依賴性檢查，可以發(fā)現(xiàn)并更新那些已知存在漏洞的第三方庫或組件。

3.訪問控制和身份認證

建立完善的訪問控制和身份認證機制是私有云平臺的關鍵之一。只有經(jīng)過身份認證的用戶才能訪問和操作私有云系統(tǒng)中的資源。這可以通過使用強密碼規(guī)則和多因素身份驗證等措施來增強安全性。此外，還可以實施基于角色的訪問控制（RBAC）或基于屬性的訪問控制（ABAC）等策略，確保用戶只能訪問其所需的資源，并限制潛在的惡意行為。

4.監(jiān)控和日志記錄

實時監(jiān)控和日志記錄對于發(fā)現(xiàn)異常行為和及時采取措施是至關重要的。通過使用安全信息和事件管理系統(tǒng)（SIEM）或其他監(jiān)控工具，可以實時監(jiān)視系統(tǒng)活動、檢測潛在的威脅并生成報告。監(jiān)控可以實時監(jiān)測網(wǎng)絡流量、用戶訪問、系統(tǒng)性能、異常行為等。同時，對這些活動進行歸檔和日志記錄，以便進行后續(xù)審計和調查。

5.網(wǎng)絡安全和隔離

私有云環(huán)境通常由多個虛擬化實例組成，因此確保網(wǎng)絡安全和隔離是至關重要的。采用適當?shù)木W(wǎng)絡安全措施，如防火墻、入侵檢測和防御系統(tǒng)（IDS/IPS）、虛擬專用網(wǎng)絡（VPN）等，可以保護私有云平臺免受惡意攻擊和未經(jīng)授權的訪問。此外，使用虛擬化技術可以對各個虛擬實例進行隔離，確保不同用戶之間的數(shù)據(jù)和資源相互隔離，提高整個云平臺的安全性。

（四）構建安全運維體系

1.樹牢安全防范意識

為確保信息系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，深入的安全培訓對于運維團隊、開發(fā)人員以及其他相關人員至關重要。定期進行安全教育和培訓可以加深人員對網(wǎng)絡威脅、風險以及相應防護措施的理解，從而提升整個團隊在日常工作中對網(wǎng)絡威脅的識別和響應能力。通過系統(tǒng)性的培訓，可以確保人員對各類網(wǎng)絡攻擊策略和手段有充分的認知，并在實際工作中實施更為嚴謹?shù)牟僮髁鞒蹋越档桶踩L險。明確角色和權限的定義，為員工在日常工作中提供一個明確的操作邊界，使得每一位員工只擁有訪問與其工作職責相關的資源和數(shù)據(jù)的權限。制定專門的應急響應計劃，并進行模擬演練，可以確保團隊在安全事件發(fā)生時具備迅速、準確響應的能力，以避免或減少損失。