云計(jì)算環(huán)境中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全威脅與漏洞分析研究

摘要：隨著云計(jì)算技術(shù)的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全問題成為云環(huán)境中備受關(guān)注的焦點(diǎn)。文章在云計(jì)算背景下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅與漏洞展開深入研究與分析。首先，通過對(duì)云計(jì)算安全體系結(jié)構(gòu)的介紹，建立了一個(gè)全面的云安全框架。接著，詳細(xì)探討了云計(jì)算環(huán)境中常見的安全威脅，并對(duì)各種攻擊手法進(jìn)行了深入分析。在漏洞分析與評(píng)估部分，針對(duì)云計(jì)算平臺(tái)的常見漏洞，提出了漏洞評(píng)估方法與工具，包括漏洞掃描工具和安全評(píng)估框架。最后，為解決云計(jì)算環(huán)境中的安全問題，文章提出了一系列安全解決方案與策略，包括虛擬化安全加固、數(shù)據(jù)隱私保護(hù)策略、強(qiáng)化身份認(rèn)證與訪問控制以及應(yīng)對(duì)拒絕服務(wù)攻擊的應(yīng)急響應(yīng)策略。通過研究，旨在為云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域提供有力的理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)，以維護(hù)云計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；網(wǎng)絡(luò)安全；安全威脅；漏洞分析；安全解決方案

中圖分類號(hào)：G42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）19-0094-03

隨著云計(jì)算技術(shù)的迅猛發(fā)展，其在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用使得大量敏感信息和關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于云端。然而，與此同時(shí)也引發(fā)了一系列新的網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)。云計(jì)算環(huán)境的開放性和共享性使其成為網(wǎng)絡(luò)攻擊的重要目標(biāo)，因此深入研究云計(jì)算中的安全問題變得尤為迫切。

1 云計(jì)算安全體系結(jié)構(gòu)

在云計(jì)算安全體系結(jié)構(gòu)中，不同服務(wù)模式下分配給用戶和云服務(wù)提供商的安全責(zé)任明確而有序。

在IaaS模式下，用戶對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、運(yùn)行環(huán)境和應(yīng)用的安全負(fù)主要責(zé)任。這包括資源的分配、部署、操作、更新和配置等方面。云服務(wù)提供商則專注于虛擬化計(jì)算資源層和底層資源的安全，確保底層基礎(chǔ)設(shè)施的安全性。在PaaS模式下，用戶的安全責(zé)任主要集中于自己開發(fā)和部署的應(yīng)用及其運(yùn)行環(huán)境，而其他方面的安全由云服務(wù)提供商負(fù)責(zé)，以確保平臺(tái)的整體安全性。在SaaS模式下，用戶主要承擔(dān)客戶端安全相關(guān)責(zé)任，而云服務(wù)提供商則負(fù)責(zé)保障服務(wù)端的安全，以確保提供的應(yīng)用服務(wù)的可用性和安全性[1]。

整體而言，云計(jì)算安全體系結(jié)構(gòu)充分考慮了各個(gè)服務(wù)模式下用戶和提供商之間的安全分工，實(shí)現(xiàn)了全面而協(xié)調(diào)的安全保障。

2 安全威脅分析

2.1 云計(jì)算環(huán)境中的常見安全威脅

在云計(jì)算環(huán)境中，常見的安全威脅涵蓋多個(gè)層面，對(duì)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。在身份和訪問管理方面，主要存在未經(jīng)授權(quán)的訪問、身份盜竊和惡意訪問等安全威脅，這些安全威脅可能導(dǎo)致敏感信息的泄露。同時(shí)，虛擬化技術(shù)引入了新的威脅，如虛擬機(jī)逃逸攻擊，攻擊者試圖越過虛擬機(jī)邊界獲取主機(jī)權(quán)限。此外，網(wǎng)絡(luò)安全方面的問題也是關(guān)鍵，例如網(wǎng)絡(luò)嗅探、拒絕服務(wù)攻擊和跨租戶攻擊，這些都可能影響云服務(wù)的可用性和完整性。數(shù)據(jù)安全方面，云中的數(shù)據(jù)隱私和保密性受到關(guān)注，惡意的數(shù)據(jù)泄露、竊取或篡改可能對(duì)用戶造成嚴(yán)重?fù)p害。綜合而言，了解云計(jì)算環(huán)境中的常見安全威脅對(duì)于采取有效的防范措施和建立健壯的安全體系至關(guān)重要。

2.2 安全威脅的攻擊手法分析

在云計(jì)算環(huán)境中，安全威脅的攻擊手法多種多樣，攻擊者通過巧妙的手段嘗試突破系統(tǒng)的防線。一種常見的攻擊手法是虛擬機(jī)逃逸，攻擊者試圖越過虛擬機(jī)的隔離邊界，獲取主機(jī)層級(jí)的權(quán)限，從而直接影響其他虛擬機(jī)的安全。另一方面，網(wǎng)絡(luò)攻擊包括嗅探和拒絕服務(wù)攻擊，攻擊者可能通過監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)流量獲取敏感信息，或者通過超載系統(tǒng)資源阻止合法用戶的訪問。社會(huì)工程學(xué)攻擊也是一種常見手法，攻擊者可能通過欺騙手段獲取用戶憑證或敏感信息[2]。此外，惡意軟件的使用也是安全威脅中的一個(gè)重要方面，攻擊者通過植入惡意代碼、病毒或木馬來破壞云計(jì)算系統(tǒng)的正常運(yùn)行。深入了解這些攻擊手法，并采取相應(yīng)的防范措施，是構(gòu)建安全云計(jì)算環(huán)境的關(guān)鍵步驟。

3 漏洞分析與評(píng)估

3.1 云計(jì)算平臺(tái)常見漏洞

云計(jì)算平臺(tái)常見漏洞是構(gòu)成安全威脅的關(guān)鍵因素之一。其中，虛擬機(jī)逃逸攻擊是一種危險(xiǎn)的手法，攻擊者可能通過利用虛擬化軟件漏洞來逃離虛擬機(jī)環(huán)境，直接危害云環(huán)境的安全性。這一漏洞類型需要得到高度關(guān)注，云計(jì)算平臺(tái)必須通過及時(shí)的漏洞修復(fù)和虛擬化軟件的安全升級(jí)來降低這方面的風(fēng)險(xiǎn)。此外，操作系統(tǒng)漏洞也是一個(gè)極具威脅性的因素，攻擊者可能通過發(fā)現(xiàn)和利用操作系統(tǒng)漏洞來獲取非法訪問權(quán)限。因此，云計(jì)算平臺(tái)必須保持操作系統(tǒng)的及時(shí)更新和修補(bǔ)，以確保漏洞得到及時(shí)修復(fù)，防止不法分子利用這一漏洞進(jìn)入系統(tǒng)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全漏洞，云計(jì)算平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要經(jīng)過深度審查，發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)并采取相應(yīng)的措施，以確保網(wǎng)絡(luò)的安全性。Web應(yīng)用程序漏洞作為云計(jì)算平臺(tái)的另一個(gè)薄弱點(diǎn)，需要通過定期的安全審查和漏洞掃描來及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)。攻擊者往往通過對(duì)Web應(yīng)用程序的漏洞利用來入侵云系統(tǒng)，因此，保障Web應(yīng)用程序的安全性對(duì)于整個(gè)云計(jì)算平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

3.2 漏洞評(píng)估方法與工具

3.2.1 漏洞掃描工具

漏洞掃描工具在云計(jì)算平臺(tái)的漏洞評(píng)估中扮演著關(guān)鍵角色。這些工具通過自動(dòng)化的方式對(duì)云環(huán)境中的各類漏洞進(jìn)行掃描和檢測(cè)，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患。漏洞掃描工具利用先進(jìn)的漏洞檢測(cè)技術(shù)，對(duì)虛擬化軟件、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和Web應(yīng)用程序等多個(gè)層面進(jìn)行全面掃描，識(shí)別潛在威脅并提供詳盡的報(bào)告。

這些工具通常采用主動(dòng)掃描或被動(dòng)掃描的方式，主動(dòng)掃描通過模擬攻擊者的行為主動(dòng)發(fā)起掃描，而被動(dòng)掃描則通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量和系統(tǒng)行為來檢測(cè)潛在威脅。漏洞掃描工具還能夠識(shí)別各類常見漏洞，如SQL 注入、跨站腳本（XSS） 等，以及未經(jīng)授權(quán)的訪問點(diǎn)，為云計(jì)算平臺(tái)的安全性評(píng)估提供實(shí)質(zhì)性的數(shù)據(jù)支持[3]。

3.2.2 安全評(píng)估框架

安全評(píng)估框架在云計(jì)算平臺(tái)漏洞評(píng)估中具有重要作用。如圖2所示，該框架涵蓋了多個(gè)關(guān)鍵方面，其中包括云平臺(tái)虛擬化層安全架構(gòu)評(píng)估和云平臺(tái)系統(tǒng)安全掃描等內(nèi)容。

在虛擬化層安全架構(gòu)評(píng)估方面，框架首先關(guān)注虛擬化架構(gòu)的設(shè)計(jì)和內(nèi)容，通過詳細(xì)的評(píng)估內(nèi)容和框架設(shè)計(jì)，確保虛擬化層的整體安全性。隨后，對(duì)虛擬化層安全架構(gòu)的評(píng)估結(jié)果進(jìn)行審核，以驗(yàn)證其符合云安全管理規(guī)范。

在云平臺(tái)系統(tǒng)安全掃描方面，框架涵蓋了系統(tǒng)安全掃描和人工滲透測(cè)試兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。系統(tǒng)安全掃描通過自動(dòng)化工具，對(duì)整個(gè)云平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行漏洞檢測(cè)和評(píng)估，確保潛在的安全威脅得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)。而人工滲透測(cè)試則通過模擬真實(shí)攻擊場(chǎng)景，評(píng)估系統(tǒng)在實(shí)際攻擊中的抵抗能力，進(jìn)一步提高安全性。通過該框架的實(shí)施，能夠有效發(fā)現(xiàn)和糾正潛在的漏洞，從而提升整個(gè)云平臺(tái)的安全水平。

4 安全解決方案與策略

4.1 虛擬化安全加固

在云計(jì)算環(huán)境中，虛擬化安全加固的關(guān)鍵在于通過一系列精心設(shè)計(jì)的訪問控制和隔離措施，有針對(duì)性地限制虛擬機(jī)之間的通信和資源訪問，以降低橫向攻擊的潛在風(fēng)險(xiǎn)。首先，制定細(xì)粒度的訪問控制策略，通過實(shí)施網(wǎng)絡(luò)隔離、資源配額和訪問白名單等規(guī)則，明確規(guī)定每個(gè)虛擬機(jī)的權(quán)限范圍，確保其只能訪問其合法需要的資源。

在實(shí)施過程中，采用硬件輔助的虛擬化技術(shù)，如Intel VT-x或AMD-V，結(jié)合虛擬化管理軟件，對(duì)虛擬機(jī)的訪問進(jìn)行監(jiān)控和限制。這包括確保虛擬機(jī)在執(zhí)行過程中受到硬件級(jí)別的保護(hù)，防止惡意代碼對(duì)虛擬機(jī)的逃逸。同時(shí)，使用虛擬化管理軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控虛擬機(jī)的行為，對(duì)異?；顒?dòng)進(jìn)行檢測(cè)和響應(yīng)，及時(shí)隔離受到威脅的虛擬機(jī)。

在網(wǎng)絡(luò)安全方面，引入網(wǎng)絡(luò)安全組和防火墻等措施，限制虛擬機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)通信，僅允許經(jīng)過授權(quán)的通信流量。定期進(jìn)行漏洞掃描和安全審計(jì)，確保虛擬化平臺(tái)和相關(guān)組件沒有安全漏洞，并及時(shí)修復(fù)已發(fā)現(xiàn)的漏洞，從而提升系統(tǒng)的整體抗攻擊能力。

綜合采用這些方法，可以有效提升虛擬化環(huán)境的整體安全性，確保系統(tǒng)在云計(jì)算環(huán)境中能夠更可靠地運(yùn)行并抵御各類潛在的安全威脅。

4.2 數(shù)據(jù)隱私保護(hù)策略

在數(shù)據(jù)隱私保護(hù)策略中，加密技術(shù)和訪問控制機(jī)制的融合構(gòu)成了一套全面而強(qiáng)大的數(shù)據(jù)安全防線。通過采用對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密的巧妙組合，確保了在云計(jì)算環(huán)境中用戶數(shù)據(jù)的絕對(duì)機(jī)密性。對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密相結(jié)合的方式，不僅能夠高效地保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾[私，同時(shí)也確保了只有合法用戶才能夠解密和獲取敏感信息，為數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過程中提供了堅(jiān)實(shí)的安全基礎(chǔ)。

在訪問控制方面，引入了基于角色的訪問控制（RBAC） 和屬性基礎(chǔ)訪問控制（ABAC） 等機(jī)制，從而更加靈活和細(xì)致地管理用戶對(duì)敏感數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限。

這種訪問控制策略通過一個(gè)函數(shù)f的定義，結(jié)合用戶信息和安全策略，精確地規(guī)定了對(duì)數(shù)據(jù)的訪問規(guī)則，確保只有具備相應(yīng)權(quán)限的用戶能夠合法獲取敏感信息。這樣一種多層次的訪問控制機(jī)制，為用戶數(shù)據(jù)的保護(hù)提供了更為全面和可靠的保障。這種綜合的數(shù)據(jù)隱私保護(hù)策略不僅僅限于傳統(tǒng)的加密手段，更在訪問控制方面有所創(chuàng)新。通過這一綜合策略的應(yīng)用，用戶數(shù)據(jù)在云計(jì)算環(huán)境中不僅得到了全方位的安全存儲(chǔ)和傳輸，同時(shí)也有效地防范了未經(jīng)授權(quán)的訪問和泄漏風(fēng)險(xiǎn)，為云計(jì)算平臺(tái)的數(shù)據(jù)隱私安全提供了可靠的技術(shù)支持。

4.3 強(qiáng)化身份認(rèn)證與訪問控制

強(qiáng)化身份認(rèn)證與訪問控制在云計(jì)算環(huán)境中是確保系統(tǒng)整體安全性的重要一環(huán)。在身份認(rèn)證方面，采用多因素認(rèn)證，引入生物特征、硬件令牌或一次性密碼等多層次的身份驗(yàn)證方式，以提高認(rèn)證的可靠性。此外，借助行為分析和人工智能算法，對(duì)用戶實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分析其行為模式，以檢測(cè)潛在的異常活動(dòng)和身份冒用情況，及時(shí)采取相應(yīng)措施。

在訪問控制方面，采用基于策略的訪問控制（PBAC） 模式，通過預(yù)定義的訪問策略對(duì)用戶的資源訪問權(quán)限進(jìn)行詳細(xì)控制。這包括基于角色的訪問控制和屬性基礎(chǔ)的訪問控制等方法，以確保每個(gè)用戶只能訪問其合法授權(quán)的資源。建立全面的用戶身份管理系統(tǒng)，確保每個(gè)用戶都具有唯一的身份標(biāo)識(shí)，并定期更新用戶憑證。強(qiáng)調(diào)強(qiáng)密碼策略，限制用戶的訪問嘗試次數(shù)，以提高密碼的安全性，有效防范密碼破解攻擊[4]。引入單一登錄（SSO） 技術(shù)，簡(jiǎn)化用戶管理流程，同時(shí)確保登錄過程的安全性。

在訪問控制方面，制定詳細(xì)的訪問策略，根據(jù)用戶的角色和權(quán)限分配相應(yīng)的資源訪問權(quán)限。定期審查和更新訪問控制策略，確保其與實(shí)際需求保持一致，并及時(shí)適應(yīng)系統(tǒng)和用戶的變化[5]。通過這些措施，可以有效強(qiáng)化身份認(rèn)證與訪問控制，提高云計(jì)算環(huán)境的整體安全水平。

4.4 應(yīng)對(duì)拒絕服務(wù)攻擊的應(yīng)急響應(yīng)策略

應(yīng)對(duì)拒絕服務(wù)攻擊的應(yīng)急響應(yīng)策略在云計(jì)算環(huán)境中至關(guān)重要，以確保系統(tǒng)在遭受攻擊時(shí)能夠快速恢復(fù)正常運(yùn)行，最小化服務(wù)中斷的影響，具體的應(yīng)急響應(yīng)流程如圖3所示。

首先，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)措施，利用入侵檢測(cè)系統(tǒng)（IDS） 和入侵防御系統(tǒng)（IPS） 對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量和服務(wù)性能進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常流量和攻擊行為。同時(shí)，借助防火墻和入侵防御系統(tǒng)進(jìn)行流量過濾和清洗，準(zhǔn)確辨別合法和非法請(qǐng)求，隔離惡意流量，有效減輕服務(wù)負(fù)擔(dān)。

為增強(qiáng)系統(tǒng)容錯(cuò)性和可用性，采用負(fù)載均衡設(shè)備將流量分散到多個(gè)服務(wù)器上，防止單一點(diǎn)成為攻擊目標(biāo)。建立自動(dòng)化的云資源彈性擴(kuò)展方案，確保在攻擊期間系統(tǒng)能夠自動(dòng)增加計(jì)算、存儲(chǔ)等資源，以維持服務(wù)的正常運(yùn)行。通過服務(wù)隔離的架構(gòu)，確保不同服務(wù)之間相互獨(dú)立，防止攻擊蔓延至整個(gè)系統(tǒng)。定期進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，并建立災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃，以確保在拒絕服務(wù)攻擊中能夠快速恢復(fù)服務(wù)，最小化數(shù)據(jù)丟失。

采用加密通信協(xié)議，確保數(shù)據(jù)在傳輸中的安全，防止攻擊者通過網(wǎng)絡(luò)手段干擾通信。建立緊急通知渠道和協(xié)調(diào)機(jī)制，一旦發(fā)現(xiàn)攻擊，能夠迅速通知相關(guān)團(tuán)隊(duì)和管理人員，以便迅速采取行動(dòng)。這一綜合安全解決方案有助于有效應(yīng)對(duì)各類拒絕服務(wù)攻擊，確保云計(jì)算環(huán)境的穩(wěn)定和安全。

5 結(jié)束語

隨著云計(jì)算的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全問題日益突出，需要不斷創(chuàng)新和改進(jìn)安全防護(hù)手段。本文的研究旨在引起對(duì)云計(jì)算安全的重視，促使學(xué)術(shù)界和工業(yè)界進(jìn)一步加強(qiáng)合作，共同推動(dòng)云計(jì)算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的發(fā)展。通過綜合應(yīng)用各項(xiàng)安全措施，可以更好地確保云計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)健性和用戶數(shù)據(jù)的隱私安全，為云計(jì)算的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] 韓超，孫敏，姜黎明.云計(jì)算環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)信息安全威脅與防護(hù)[C]//中國(guó)通信學(xué)會(huì)無線移動(dòng)通信委員會(huì)，中移鐵通有限公司信息和產(chǎn)品開發(fā)中心.中國(guó)移動(dòng)“5G+AICDE”技術(shù)研討會(huì)論文集.中移鐵通有限公司浙江分公司，2021：5.

[2] 姚金玲，閻紅.云計(jì)算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)安全問題淺析[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2020（8）：84-85.

[3] 楊煥增.云計(jì)算環(huán)境下面向內(nèi)部威脅的虛擬網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)技術(shù)研究[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2020.

[4] 溫和文，張常泉，唐楷.云計(jì)算環(huán)境中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全及防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)探析[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2019（3）：37-38，46.

[5] 趙洪強(qiáng).計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)中云計(jì)算技術(shù)的運(yùn)用[J].中國(guó)新通信，2021，23（12）：130-131.

【通聯(lián)編輯：張薇】