建立數(shù)據(jù)中心的目的是為了更好地利用數(shù)據(jù)、挖掘數(shù)據(jù)，向數(shù)據(jù)要效益。在數(shù)據(jù)中心中應(yīng)用云計算技術(shù)則是一個必然的趨勢。而從數(shù)據(jù)中心獲得效益就必須有一個相對安全穩(wěn)定的環(huán)境作為支撐，因此研究云計算數(shù)據(jù)中心的信息安全體系架構(gòu)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(gòu)Gartner評選的對多數(shù)組織最具戰(zhàn)略意義的十大技術(shù)和趨勢中，云計算技術(shù)位列第一。

　　云計算指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)設(shè)施，可以將其擴展到服務(wù)的層面。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可以是其他服務(wù)。它的核心思想是，統(tǒng)一管理和調(diào)度大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計算資源，構(gòu)成一個計算資源池向用戶提供按需服務(wù)。提供資源的網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)可以看成是有網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和“云”兩部分構(gòu)成，而云就是由內(nèi)部互連的眾多虛擬機組成的并行分布式計算系統(tǒng)，能夠根據(jù)服務(wù)提供商和客戶之間協(xié)商好的服務(wù)等級協(xié)議動態(tài)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(wù)器中完成，數(shù)據(jù)中心的運行將更與互聯(lián)網(wǎng)相似。資源可以被便捷地切換到需要的應(yīng)用上，用戶可以根據(jù)需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)。在以云計算模型作為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)中心里，用戶對于軟硬件設(shè)施的依賴大大降低，他們使用的僅僅是由數(shù)據(jù)中心提供的服務(wù)，“一切即服務(wù)”（xasaService，XaaS）。

　　作為云計算的重要特征，“一切即服務(wù)”分為3方面，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（InfrastructureasaService，IaaS）、平臺即服務(wù)（PlatformasaService，PaaS）和軟件即服務(wù)（SoftwareasaService，SaaS）。從云計算的技術(shù)架構(gòu)角度來看，IaaS包含了機房設(shè)備等所有的基礎(chǔ)設(shè)施資源。PaaS位于IaaS的上一層，為用戶提供一個集應(yīng)用開發(fā)、中間件使用以及數(shù)據(jù)庫、消息和隊列等功能于一身的平臺。PaaS允許開發(fā)者在該平臺之上開發(fā)應(yīng)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(huán)境，用來為用戶提供完整的使用體驗，包括內(nèi)容展現(xiàn)和應(yīng)用管理等。

　　（二）云計算的優(yōu)勢與劣勢

　　作為一種新興的系統(tǒng)模型，云計算有其獨到的優(yōu)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(wǎng)獲取服務(wù)。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(shù)據(jù)中心的建設(shè)上，可以同時為大量的節(jié)點提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

　　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(jié)點失效，也不會影響向用戶提供服務(wù)。第四，建設(shè)成本降低。云計算是一種規(guī)模經(jīng)濟，規(guī)模越大，相對建設(shè)成本就越低。第五，資源共享變得更加容易。第六，有助于實現(xiàn)集中化管理，降低管理和維護成本。

　　同時，云計算在實際應(yīng)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(fā)生了若干起數(shù)據(jù)中心信息安全事件，其中有80％的事件出現(xiàn)在基于云計算模型建設(shè)的數(shù)據(jù)中心。第二，服務(wù)質(zhì)量的保障。第三，在由傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心平臺遷移到云計算數(shù)據(jù)中心時，可能會出現(xiàn)分布式業(yè)務(wù)的平滑過渡問題。

　　（三）遷移到云環(huán)境后的收益

　　云計算技術(shù)的推出將為數(shù)據(jù)中心帶來增強數(shù)據(jù)安全性、加快信息共享速度、提高服務(wù)質(zhì)量、降低運營成本等益處。

　　第一，增強數(shù)據(jù)處理能力。通過把云計算技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)相結(jié)合，可以從海量數(shù)據(jù)中快速提取出有價值的信息，為機構(gòu)的決策提供服務(wù)。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(wǎng)絡(luò)將龐大的計算處理程序拆分成無數(shù)個較小的子程序。云計算技術(shù)能在短時間內(nèi)對大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行存儲、分析、處理、挖掘、關(guān)聯(lián)，從而極大地增強了數(shù)據(jù)處理能力。

　　第二，增強數(shù)據(jù)的存儲能力和可靠性。一方面，云中的眾多服務(wù)器正好可以提供強大的存儲能力，網(wǎng)絡(luò)中不同類型的大量存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，滿足業(yè)務(wù)不斷增長帶來的龐大數(shù)據(jù)存儲需要。另—方面，云計算也提高數(shù)據(jù)的可靠性。即使某臺服務(wù)器出現(xiàn)故障，其他服務(wù)器也可以在極短時間內(nèi)快速將其數(shù)據(jù)備份到其他服務(wù)器上，并啟動新的服務(wù)器以提供服務(wù)。

　　第三，降低數(shù)據(jù)中心運營成本，提高運營效率。隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，逐漸從一個地區(qū)擴展到其他地區(qū)，分支機構(gòu)不斷增多。為此不得不花費大量的資金購買數(shù)量眾多的計算機設(shè)備，從而造成數(shù)據(jù)中心運營成本急劇上升。如果采用云計算技術(shù)，就能像規(guī)模經(jīng)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(shù)據(jù)中心的安全事件

　　近些年，云計算數(shù)據(jù)中心的建設(shè)在飛速發(fā)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(shè)自己的云計算數(shù)據(jù)中心，為用戶提供多種服務(wù)。但是這些IT巨頭在應(yīng)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(shù)據(jù)中心發(fā)生的安全事件。

　　1.2009年2月24日，谷歌的Gmail電子郵箱爆發(fā)全球性故障，服務(wù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)集中于所有人身上）產(chǎn)生副作用，導(dǎo)致歐洲另一個資料中心過載，于是連鎖效應(yīng)就擴及到其他數(shù)據(jù)中心接口，最終釀成全球性的斷線，導(dǎo)致其他數(shù)據(jù)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(wù)中斷故障。供電設(shè)備跳閘，備份發(fā)電機失效，不少機架上的服務(wù)器停機。

　　4.2010年明，微軟爆發(fā)BPOS服中斷事件。這是微軟首次爆出重大的云計算數(shù)據(jù)突破事件。

　　5.2011年3月，谷歌郵箱再次爆發(fā)大規(guī)模的用戶數(shù)據(jù)泄漏事件，大約有15萬Gmail用戶在周日早上發(fā)現(xiàn)自己的所有郵件和聊天記錄被刪除，部分用戶發(fā)現(xiàn)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(shù)的0.08％。

　　6.2011年4月22日，亞馬遜云數(shù)據(jù)中心服務(wù)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(shù)據(jù)中心安全事件之外，還有若干起小規(guī)模的安全事件發(fā)生。

　　（二）安全事件帶來的影響

　　上述安全事件的發(fā)生使得云計算的安全問題再次被關(guān)注。而在此之前，幾乎所有的用戶對云計算的最大質(zhì)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(guān)注，更多的企業(yè)和政府機構(gòu)更加相信私有云的安全性。因此，基于云計算來設(shè)計數(shù)據(jù)中心實際上成為高效、高質(zhì)量服務(wù)與安全可靠之間的博弈。

　　（三）云計算的關(guān)鍵安全技術(shù)

　　云計算數(shù)據(jù)中心面臨的安全風(fēng)險分為3個層面，共4類。34個層面分別為數(shù)據(jù)、應(yīng)用和虛擬化，4類分別為傳輸安全、存儲安全、恢復(fù)安全和審計安全，其中傳輸安全為數(shù)據(jù)層面所獨有。

　　為化解上述安全風(fēng)險，目前可以采用的技術(shù)有以下幾種。

　　1.資源訪問控制。在云環(huán)境中，資源被分為若干訪問區(qū)域，用戶有跨區(qū)域共享數(shù)據(jù)的權(quán)利，但需要在每個區(qū)域設(shè)置身份認證和身份管理策略，同時設(shè)置訪問控制策略。資源訪問控制技術(shù)主要解決優(yōu)先訪問權(quán)、管理權(quán)限等風(fēng)險。

　　2.數(shù)據(jù)存在與可使用性。云計算數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比，數(shù)據(jù)規(guī)模更大，而大規(guī)模的數(shù)據(jù)會使數(shù)據(jù)中心在提供服務(wù)時面臨巨大的通信壓力。數(shù)據(jù)在傳輸和使用中會出現(xiàn)正確性和可靠性無法保證的情況，而在服務(wù)高效率的要求下，等到數(shù)據(jù)完全傳輸?shù)奖镜卦贆z查其準確性和可靠性是不現(xiàn)實的，因此需要通過數(shù)據(jù)存在與可使用性技術(shù)來判斷遠端數(shù)據(jù)是否正確可用。

　　3.數(shù)據(jù)隱私保護。該技術(shù)主要是應(yīng)對云計算數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)泄漏風(fēng)險。

　　4.虛擬化安全。數(shù)據(jù)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(shù)，該技術(shù)一般應(yīng)用在PaaS層面中，因此保證虛擬化平臺的安全對于云數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)中云服務(wù)提供商的服務(wù)。而公有云計算平臺則涉及使用第三方云服務(wù)提供商的產(chǎn)品，可信的云計算平臺技術(shù)可以保證云平臺，特別是公有云平臺的可靠性和持久性。