云計(jì)算模式下數(shù)據(jù)安全的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

摘要：在社會(huì)需求不斷增長(zhǎng)的情況下，云計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，其特性更是影響著社會(huì)發(fā)展的多個(gè)不同的層面。在這一過(guò)程中用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得數(shù)據(jù)，而網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性是其作為重要的特征之一，這就使得數(shù)據(jù)的使用、備份等與安全有關(guān)的問(wèn)題變得非常敏感和重要。從這個(gè)角度講，最大限度的保障云中的數(shù)據(jù)安全，保護(hù)用戶的利益將會(huì)成為云計(jì)算發(fā)展中的非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。本文以此為基礎(chǔ)，對(duì)云計(jì)算模式下數(shù)據(jù)安全的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行了全面的研究，首先對(duì)云計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域與數(shù)據(jù)安全現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，然后以此為基礎(chǔ)，討論了云計(jì)算中數(shù)據(jù)安全的關(guān)鍵技術(shù)，最后，從多個(gè)不同的側(cè)面探討了云計(jì)算環(huán)境下的數(shù)據(jù)安全技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；數(shù)據(jù)安全；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP393.08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 21-0000-02

大量的事實(shí)證明，云計(jì)算作為軟件發(fā)展的一個(gè)重要表征和趨勢(shì)，其應(yīng)用范圍極其廣泛、應(yīng)用前景非常明朗，無(wú)論是國(guó)際社會(huì)還是在我國(guó)國(guó)內(nèi)，都對(duì)此表現(xiàn)出了極大的興趣和普遍的關(guān)注[1]。這是因?yàn)?，在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，用戶在進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，都不可避免的要與云計(jì)算系統(tǒng)保持某種關(guān)聯(lián)。若想在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和應(yīng)用方面獲得更為積極的功效，更是要將云計(jì)算納入到自身的發(fā)展規(guī)劃之中，否則，極有可能在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的擠壓下，失去既定的優(yōu)勢(shì)。但是，不可否認(rèn)的是，任何技術(shù)都不是萬(wàn)能的，尤其是在開(kāi)放性的環(huán)境中，維護(hù)數(shù)據(jù)的安全和信息的真實(shí)是十分困難的，需要通過(guò)行之有效的途徑對(duì)此加以保護(hù)[2]?？梢?jiàn)，在社會(huì)需求不斷增長(zhǎng)的情況下，云計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，其特性更是影響著社會(huì)發(fā)展的多個(gè)不同的層面。在這一過(guò)程中用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得數(shù)據(jù)，而網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性是其作為重要的特征之一，這就使得數(shù)據(jù)的使用、備份等與安全有關(guān)的問(wèn)題變得非常敏感和重要。從這個(gè)角度講，最大限度的保障云中的數(shù)據(jù)安全，保護(hù)用戶的利益將會(huì)成為云計(jì)算發(fā)展中的非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。本文以此為基礎(chǔ)，對(duì)云計(jì)算模式下數(shù)據(jù)安全的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行了全面的研究，首先對(duì)云計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域與數(shù)據(jù)安全現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，然后以此為基礎(chǔ)，討論了云計(jì)算中數(shù)據(jù)安全的關(guān)鍵技術(shù)，最后，從多個(gè)不同的側(cè)面探討了云計(jì)算環(huán)境下的數(shù)據(jù)安全技術(shù)的應(yīng)用，從中得出了一些有價(jià)值的結(jié)論，希望能夠以此指導(dǎo)實(shí)踐。

1 云計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域與數(shù)據(jù)安全現(xiàn)狀

1.1 云計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域

（1）在現(xiàn)代市場(chǎng)環(huán)境中，企業(yè)的生存和發(fā)展需要依靠越來(lái)越緊缺、越來(lái)越高質(zhì)量的資源。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)各類、各級(jí)別資源的管理和使用，企業(yè)的信息化已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。一方面，企業(yè)的信息化能夠促進(jìn)企業(yè)的生產(chǎn)率，提升其管理水平[3]；但是，同時(shí)，也能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)新的成本，使企業(yè)的總成本隨之上升，比如，當(dāng)企業(yè)的信息化水平獲得提高時(shí)，企業(yè)信息系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)成本會(huì)不同程度的增長(zhǎng)。在這種情況下，以傳統(tǒng)IT制造為主的企業(yè)在原有的IT架構(gòu)上，對(duì)其進(jìn)行了虛擬化的改造，使原本分立、專用的系統(tǒng)經(jīng)整合后，成為彈性可以調(diào)度的IT“資源池”[4]，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)間的資源共享和充分利用。

（2）在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，隨著社會(huì)行為的復(fù)雜程度逐漸加深，來(lái)自于互聯(lián)網(wǎng)和指向互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出前所未有的增長(zhǎng)趨勢(shì)，一些大型的互聯(lián)網(wǎng)公司每日需要處理的數(shù)據(jù)量更是達(dá)到了男難以負(fù)載的程度。在這種情況下，互聯(lián)網(wǎng)公司不但要對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、檢索和傳遞，只有這樣才能最大限度的滿足用戶的需求；同時(shí)，龐大的數(shù)據(jù)量也是一個(gè)重要資源或者機(jī)會(huì)，在其中往往蘊(yùn)藏著意想不到的商業(yè)機(jī)會(huì)，如果對(duì)其進(jìn)行深入的挖掘，將會(huì)得到一定的利益回報(bào)，而云計(jì)算為此提供了能夠?qū)崿F(xiàn)的前提條件。

（3）在當(dāng)今社會(huì)，無(wú)論是中小企業(yè)、小微企業(yè)還是個(gè)人用戶，能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)使用“公共云計(jì)算”服務(wù)商提供的廉價(jià)IT服務(wù)都被看作是一種明智的選擇[5]。同時(shí)，通過(guò)對(duì)公共云服務(wù)的利用，中小企業(yè)、小微企業(yè)和個(gè)人用戶能夠在很大程度上使專有設(shè)備和軟件的束縛降至最低。并且在云計(jì)算模式下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)資源或應(yīng)用的按需使用，成本會(huì)明顯降低。

1.2 云計(jì)算模式下數(shù)據(jù)安全的現(xiàn)狀

（1）在通常情況下，用戶除了要關(guān)注數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量外，還會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的提供者或者保存者予以關(guān)注。因?yàn)樵朴?jì)算服務(wù)的提供商并不是唯一的，不同的提供商在性質(zhì)上和規(guī)模上往往是不一致的，更為重要的是，不同的提供商抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力不同，部分提供商會(huì)在內(nèi)外部因素的影響下逐漸的或者突然的退出市場(chǎng)，這樣一來(lái)，用戶存放在服務(wù)商那里的數(shù)據(jù)將會(huì)面臨極為復(fù)雜的處理問(wèn)題。

（2）用戶在使用云服務(wù)時(shí)，更為看重的是其服務(wù)的安全性，也就是說(shuō)，用戶要求云服務(wù)的提供商應(yīng)該在其內(nèi)部擁有一套足夠強(qiáng)大的安全防范體系，無(wú)論在技術(shù)層面，還是在監(jiān)管制度層面，都應(yīng)該具有較高的保障系數(shù)[6]。但是，到目前為止，市場(chǎng)上依然缺乏具有公信力的對(duì)云計(jì)算提供商進(jìn)行安全方面的監(jiān)管的第三方，相應(yīng)的法律、法規(guī)也并不健全，至于云計(jì)算服務(wù)提供商要通過(guò)什么樣的手段，在多大程度上，利用什么樣的人員，也就無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可言了。

（3）在云計(jì)算領(lǐng)域，云端的環(huán)境是不受地域限制的，因此，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)就不會(huì)有特定的位置或者環(huán)節(jié)，在世界各地的任何地方、任何角落，都有可能成為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的中心。這種狀況的存在實(shí)際上是存在較大的風(fēng)險(xiǎn)的，其安全性問(wèn)題不容忽視。首先，在法律層面上，數(shù)據(jù)安全的管轄權(quán)并不明確，如果數(shù)據(jù)被存放在了其他國(guó)家，那么這些數(shù)據(jù)就極有可能被他人或者機(jī)構(gòu)占據(jù)。其次，當(dāng)用戶的重要數(shù)據(jù)被占有、取消或者丟失時(shí)，難以通過(guò)法律工具進(jìn)行訴訟或者獲得相應(yīng)的賠償，如果被盜取的是重要的商業(yè)機(jī)密，情況會(huì)更加糟糕。

2 云計(jì)算中數(shù)據(jù)安全的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)傳輸安全

在云計(jì)算模式下，用戶在將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞到云計(jì)算服務(wù)商，要求其對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珕?wèn)題是十分重要的。為此，云計(jì)算中需要對(duì)以下問(wèn)題繼續(xù)擰處理：確保用戶的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^(guò)程中，能夠被嚴(yán)格的加密，而不被竊取；使云計(jì)算服務(wù)商在獲得了用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)后，能夠按照行業(yè)的規(guī)范妥善的保存數(shù)據(jù)，而不是將其有意或者無(wú)意的泄露出去[7]；云計(jì)算服務(wù)商在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該保證用戶在權(quán)限認(rèn)證之后獲得合法的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，并且訪問(wèn)的對(duì)象應(yīng)該直接指向自身的數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全

在云計(jì)算模式下，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)依據(jù)的是資源共享的模式，為此，云計(jì)算服務(wù)商要通過(guò)必要的方式，使不同的數(shù)據(jù)之間能夠進(jìn)行有限的隔離；此外，即便用戶對(duì)數(shù)據(jù)存放的服務(wù)器的位置十分的了解，云計(jì)算的服務(wù)商也要為此作出承諾，保證對(duì)所托管的數(shù)據(jù)進(jìn)行了及時(shí)有效的備份，保證重大事故不會(huì)出現(xiàn)，最大限度的避免用戶的數(shù)據(jù)無(wú)法恢復(fù)到初始狀態(tài)[8]。當(dāng)然，在云計(jì)算環(huán)境中，數(shù)據(jù)殘留是最容易泄露敏感信息的，所以，云服務(wù)提供商同樣需要在這方面為用戶提供數(shù)據(jù)的安全保證。

2.3 數(shù)據(jù)審計(jì)安全

在云計(jì)算環(huán)境下，云計(jì)算服務(wù)商需要確保在對(duì)用戶提供必要的信息支持的同時(shí)，不對(duì)其他用戶的數(shù)據(jù)計(jì)算產(chǎn)生潛在的風(fēng)險(xiǎn)。此外，云計(jì)算提供商還要協(xié)助第三方機(jī)構(gòu)，確保數(shù)據(jù)審計(jì)安全，即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行安全性、準(zhǔn)確性的審計(jì)，以此保證用戶的數(shù)據(jù)安全，也能夠在一定程度上，促進(jìn)云計(jì)算服務(wù)商的可持續(xù)性發(fā)展。

3 云計(jì)算環(huán)境下的數(shù)據(jù)安全技術(shù)的應(yīng)用

在云計(jì)算環(huán)境下，用戶的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題一直被人關(guān)注，如何應(yīng)用其關(guān)鍵技術(shù)保護(hù)數(shù)據(jù)的安全就成為當(dāng)務(wù)之急。一般而言，數(shù)據(jù)安全技術(shù)主要在以下方面得到應(yīng)用：

3.1 在數(shù)據(jù)加密中的應(yīng)用

在數(shù)據(jù)加密的過(guò)程中，要通過(guò)一個(gè)對(duì)稱加密算法密鑰生成器完成，其原理是首先隨機(jī)生成一個(gè)包含校驗(yàn)信息的密鑰，然后，將該密鑰通過(guò)非對(duì)稱加密算法進(jìn)行加密。最后，要對(duì)加密算法處理后的數(shù)據(jù)信息和對(duì)稱加密算法的密鑰的密文進(jìn)行處理——將其作為一個(gè)數(shù)據(jù)包保存到云端。然后，一直重復(fù)上述過(guò)程，直到加密并發(fā)送完所有的數(shù)據(jù)包為止。當(dāng)然，在對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的過(guò)程中，需要對(duì)數(shù)據(jù)量巨大的用戶的數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)稱算法進(jìn)行，而對(duì)數(shù)據(jù)量相對(duì)較小的要進(jìn)行非對(duì)稱算法加密，這兩種（加密鑰和密文數(shù)據(jù)）要同時(shí)存儲(chǔ)到云端，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，只需保存非對(duì)稱加密算法和解密密鑰即可。

3.2 在數(shù)據(jù)解密中的應(yīng)用

在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密時(shí)，解密的一方首先要對(duì)對(duì)稱加密算法的密鑰進(jìn)行解密，使用的工具是非對(duì)稱加密算法的解密鑰，然后，要依據(jù)密鑰利用對(duì)稱加密算法對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解密，以此來(lái)還原原文。這樣，就完成了一次對(duì)數(shù)據(jù)包的解密。最后，再重復(fù)以上過(guò)程，直到所有數(shù)據(jù)包的解密工作都完成為止，這樣一來(lái)，加密前的原始數(shù)據(jù)就被全部還原了。通過(guò)這一過(guò)程，對(duì)稱加密算法密鑰管理問(wèn)題就得到了完好的解決，即使非對(duì)稱加密算法的運(yùn)算量較大，也不影響這一工作的進(jìn)行。

3.3 在數(shù)據(jù)認(rèn)證中的應(yīng)用

從現(xiàn)實(shí)的情況看，認(rèn)證技術(shù)在數(shù)據(jù)的訪問(wèn)控制方面經(jīng)常被使用，它一般采用基于身份認(rèn)證權(quán)限控制的方式，對(duì)身份、權(quán)限認(rèn)證和證書(shū)檢查進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，以此來(lái)阻止用戶間的非法越權(quán)訪問(wèn)問(wèn)題出現(xiàn)。目前，常見(jiàn)的認(rèn)證技術(shù)包括PIK技術(shù)、動(dòng)態(tài)口令技術(shù)、矩陣卡技術(shù)以及一次性密碼技術(shù)等。

4 結(jié)束語(yǔ)

作為一種新的計(jì)算模式，云計(jì)算正在改變著IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式，也在改變著學(xué)術(shù)界對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的已經(jīng)形成的看法。同時(shí)，作為效能工具，云計(jì)算能夠?qū)④浖鳛榉?wù)的模式，在為用戶提供高性能計(jì)算服務(wù)的同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)低成本運(yùn)作、快速反應(yīng)和靈活調(diào)整以及規(guī)模經(jīng)濟(jì)，這對(duì)當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的各個(gè)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，選擇云計(jì)算是一個(gè)明智的選擇。本文從這一視角出發(fā)，對(duì)云計(jì)算模式下的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題、數(shù)據(jù)安全的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。但是，本文的研究畢竟是初步的，因?yàn)?，云?jì)算技術(shù)的發(fā)展前景不但極為廣闊，其發(fā)展速度也是信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史中前所未有的。

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