建立數據中心的目的是為了更好地利用數據、挖掘數據，向數據要效益。在數據中心中應用云計算技術則是一個必然的趨勢。而從數據中心獲得效益就必須有一個相對安全穩定的環境作為支撐，因此研究云計算數據中心的信息安全體系架構具有重要意義。

　　一、云計算綜述

　　（一）云計算簡介

　　在世界著名市場研究咨詢機構Gartner評選的對多數組織最具戰略意義的十大技術和趨勢中，云計算技術位列第一。

　　云計算指IT基礎設施的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需資源。從更深層次的角度來看，也可以不局限于IT基礎設施，可以將其擴展到服務的層面。這種服務可以是IT和軟件、互聯網相關，也可以是其他服務。它的核心思想是，統一管理和調度大量用網絡連接的計算資源，構成一個計算資源池向用戶提供按需服務。提供資源的網絡被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來是可以無限擴展的，并且可以隨時獲取、按需使用、隨時擴展。簡單來說，云計算系統可以看成是有網絡瀏覽器和“云”兩部分構成，而云就是由內部互連的眾多虛擬機組成的并行分布式計算系統，能夠根據服務提供商和客戶之間協商好的服務等級協議動態提供計算資源。

　　云計算的基本原理是，計算在大量的分布式計算機上完成，而不是在本地計算機或遠程服務器中完成，數據中心的運行將更與互聯網相似。資源可以被便捷地切換到需要的應用上，用戶可以根據需求訪問計算機和存儲系統。在以云計算模型作為基礎的數據中心里，用戶對于軟硬件設施的依賴大大降低，他們使用的僅僅是由數據中心提供的服務，“一切即服務”（xasaService，XaaS）。

　　作為云計算的重要特征，“一切即服務”分為3方面，基礎設施即服務（InfrastructureasaService，IaaS）、平臺即服務（PlatformasaService，PaaS）和軟件即服務（SoftwareasaService，SaaS）。從云計算的技術架構角度來看，IaaS包含了機房設備等所有的基礎設施資源。PaaS位于IaaS的上一層，為用戶提供一個集應用開發、中間件使用以及數據庫、消息和隊列等功能于一身的平臺。PaaS允許開發者在該平臺之上開發應用，所使用的編程語言和工具由PaaS支持提供。SaaS位于IaaS和PaaS之上，能夠提供獨立的運行環境，用來為用戶提供完整的使用體驗，包括內容展現和應用管理等。

　　（二）云計算的優勢與劣勢

　　作為一種新興的系統模型，云計算有其獨到的優勢。第一，容易部署和配置方便，在公有云中，用戶可以通過Internet輕松訪問，而在私有云中，用戶則可以通過自建局域網獲取服務。第二，可擴展性保證了云計算模型可以從小型的驗證性模型平滑擴展到大型數據中心的建設上，可以同時為大量的節點提供數據服務。

　　第三，云計算具有高可用性的特點，在整個模型中，即使一部分計算節點失效，也不會影響向用戶提供服務。第四，建設成本降低。云計算是一種規模經濟，規模越大，相對建設成本就越低。第五，資源共享變得更加容易。第六，有助于實現集中化管理，降低管理和維護成本。

　　同時，云計算在實際應用中也有一些缺陷。第一，安全性有待提高，從2008年~2010年，全球發生了若干起數據中心信息安全事件，其中有80％的事件出現在基于云計算模型建設的數據中心。第二，服務質量的保障。第三，在由傳統數據中心平臺遷移到云計算數據中心時，可能會出現分布式業務的平滑過渡問題。

　　（三）遷移到云環境后的收益

　　云計算技術的推出將為數據中心帶來增強數據安全性、加快信息共享速度、提高服務質量、降低運營成本等益處。

　　第一，增強數據處理能力。通過把云計算技術與數據挖掘技術相結合，可以從海量數據中快速提取出有價值的信息，為機構的決策提供服務。分布在云中成千上萬的計算機群提供強大的計算能力，并通過網絡將龐大的計算處理程序拆分成無數個較小的子程序。云計算技術能在短時間內對大量的業務數據進行存儲、分析、處理、挖掘、關聯，從而極大地增強了數據處理能力。

　　第二，增強數據的存儲能力和可靠性。一方面，云中的眾多服務器正好可以提供強大的存儲能力，網絡中不同類型的大量存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作，滿足業務不斷增長帶來的龐大數據存儲需要。另—方面，云計算也提高數據的可靠性。即使某臺服務器出現故障，其他服務器也可以在極短時間內快速將其數據備份到其他服務器上，并啟動新的服務器以提供服務。

　　第三，降低數據中心運營成本，提高運營效率。隨著業務的不斷發展，逐漸從一個地區擴展到其他地區，分支機構不斷增多。為此不得不花費大量的資金購買數量眾多的計算機設備，從而造成數據中心運營成本急劇上升。如果采用云計算技術，就能像規模經濟靠攏，長遠看來是可以極大的降低運行成本，提高運營效率。

　　二、云計算的安全性

　　（一）全球云計算數據中心的安全事件

　　近些年，云計算數據中心的建設在飛速發展，亞馬遜、谷歌、微軟等大型公司都投入了大量的人力和財力建設自己的云計算數據中心，為用戶提供多種服務。但是這些IT巨頭在應對云計算中的安全問題時也顯得有些力不從心，用戶在使用時也遭受一定的損失。以下是從2009年到2011年全球云計算數據中心發生的安全事件。

　　1.2009年2月24日，谷歌的Gmail電子郵箱爆發全球性故障，服務中斷時間長達4小時。谷歌解釋事故的原因：在位于歐洲的數據中心進行例行性維護之時，有些新的程序代碼（會試圖把地理相近的數據集中于所有人身上）產生副作用，導致歐洲另一個資料中心過載，于是連鎖效應就擴及到其他數據中心接口，最終釀成全球性的斷線，導致其他數據中心也無法正常工作。

　　2.2009年3月17日，微軟的云計算平臺Azure停止運行約22個小時。

　　3.2009年6月，Rackspace遭受了嚴重的云服務中斷故障。供電設備跳閘，備份發電機失效，不少機架上的服務器停機。

　　4.2010年明，微軟爆發BPOS服中斷事件。這是微軟首次爆出重大的云計算數據突破事件。

　　5.2011年3月，谷歌郵箱再次爆發大規模的用戶數據泄漏事件，大約有15萬Gmail用戶在周日早上發現自己的所有郵件和聊天記錄被刪除，部分用戶發現自己的賬戶被重置。谷歌表示受到該問題影響的用戶約為用戶總數的0.08％。

　　6.2011年4月22日，亞馬遜云數據中心服務器大面積宕機，這一事件被認為是亞馬遜史上最為嚴重的云計算安全事件。

　　除了上述六起比較重大的云數據中心安全事件之外，還有若干起小規模的安全事件發生。

　　（二）安全事件帶來的影響

　　上述安全事件的發生使得云計算的安全問題再次被關注。而在此之前，幾乎所有的用戶對云計算的最大質疑也是安全問題，特別是公有云的安全問題，這也提升了公眾對私有云的關注，更多的企業和政府機構更加相信私有云的安全性。因此，基于云計算來設計數據中心實際上成為高效、高質量服務與安全可靠之間的博弈。

　　（三）云計算的關鍵安全技術

　　云計算數據中心面臨的安全風險分為3個層面，共4類。34個層面分別為數據、應用和虛擬化，4類分別為傳輸安全、存儲安全、恢復安全和審計安全，其中傳輸安全為數據層面所獨有。

　　為化解上述安全風險，目前可以采用的技術有以下幾種。

　　1.資源訪問控制。在云環境中，資源被分為若干訪問區域，用戶有跨區域共享數據的權利，但需要在每個區域設置身份認證和身份管理策略，同時設置訪問控制策略。資源訪問控制技術主要解決優先訪問權、管理權限等風險。

　　2.數據存在與可使用性。云計算數據中心與傳統數據中心相比，數據規模更大，而大規模的數據會使數據中心在提供服務時面臨巨大的通信壓力。數據在傳輸和使用中會出現正確性和可靠性無法保證的情況，而在服務高效率的要求下，等到數據完全傳輸到本地再檢查其準確性和可靠性是不現實的，因此需要通過數據存在與可使用性技術來判斷遠端數據是否正確可用。

　　3.數據隱私保護。該技術主要是應對云計算數據中心的數據泄漏風險。

　　4.虛擬化安全。數據中心在向云計算平臺遷移的過程中必然要使用到虛擬化技術，該技術一般應用在PaaS層面中，因此保證虛擬化平臺的安全對于云數據中心的整體安全是非常重要的。

　　5.可信的云計算平臺。云計算平臺分為公有云和私有云兩類，私有云計算平臺一般為用戶自行搭建，不使用公共網絡中云服務提供商的服務。而公有云計算平臺則涉及使用第三方云服務提供商的產品，可信的云計算平臺技術可以保證云平臺，特別是公有云平臺的可靠性和持久性。