云计算及其安全技术.ppt
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1、云计算及其安全技术东北大学 信息安全研究所徐剑,1,云计算体系结构,云计算面临的安全挑战,云计算的特征与优势,云计算的相关概念,云安全及其关键技术,提纲,云计算相关概念,3,计算机的发展简史,4,什么是云?,=,Computing and software resources that are delivered on demand,as service.(2013,January)A Walk in the Clouds.Cloud Computing,CDW-G Reference Guide.,3-5.,5,内存和外存CPU通过相关软件进行数据、文件管理,单机时代回顾计算机存储,Stan
2、dard Computer Tower or Central Processing Unit(CPU),Inside the Computer,6,数据内容必须存储在计算机上使用这些数据必须访问计算机无法从其他设备或计算机上直接访问另一台计算机上的内容,单机时代回顾内部存储,7,单机时代回顾外部存储,External Hard Drive,CD/DVD,Thumb Drive,SD Card,Micro SD Card,数据内容的自由移动可以将数据存储设备应用到任何计算机上数据内容的开放,8,购买软件(程序)安装和设置软件每一台计算机都安装和存储相关的软件,单机时代回顾-计算机程序,9,多个网
3、络节点(工作站)连接起来作为整体来存储数据数据存储在网络中,而不是本地计算机中通过联网的计算机可以下载存储在网络上数据(P2P存储),网络存储时代,10,并行计算,云计算时代的到来,集群计算,网格计算,云计算,云计算发展路线,11,起源九十年代,Sun即提出“网络即计算机”,作为云计算概念的前身提出云计算概念是由Google提出的,一个美丽的网络应用模式名字的含义与来源可能是借用了量子物理中的“电子云”(Electronic Cloud)强调说明计算的弥漫性、无所不在的分布性和社会性特征,云计算的起源,12,云计算就在身边,13,云计算概述,-14-,数据在云端:不怕丢失,不必备份,可以任意点
4、的恢复;软件在云端:不必下载自动升级;无所不在的计算:在任何时间,任意地点,任何设备登录后就可以进行计算服务;无限强大的计算:具有无限空间的,无限速度。,硬件为中心,软件为中心,服务为中心,一个虚拟化的计算机资源池。托管多种不同的工作负载通过快速提供虚拟机器或物理机器,迅速部署和增加工作负载。,以公开的标准和服务为基础,以互联网为中心,提供安全、快速、便捷的数据存储和网络计算服务。,“云端计算”即“云”和终端都会具备很强的计算能力;所有应用程序都在本地终端上使用也不一定合理,因此强调“云”和终端的均衡将是一种合理的方式;云是“软件+服务”的综合。,权威机构关于云计算的定义,一种将规模可动态扩展
5、的虚拟化资源通过Internet提供对外按需使用服务的计算模式,用户无需了解提供这种服务的底层基础设施,也无需去拥有和控制。,云计算的定义(HP),云带来的革新,服务消费者,云,是一种高度可扩展的计算方式,通过互联网将资源以“按需服务”的形式提供给用户,而用户不需要了解、知晓或者控制支持这些服务的技术基础架构。,服务提供者,新的商业模式:开放租赁的软件平台一切都是服务,新的应用模式:新的连接方式,更好的信息利用方式,新的计算模式:Internet为中心的计算海量,并行扩展,16,云计算定义,云计算(Cloud Computing)是网格计算(Grid Computing)、分布式计算(Dist
6、ributed Computing)、并行计算(Parallel Computing)、网络存储(Network Storage Technologies)、虚拟化(Virtualization)、负载均衡(Load Balance)等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的系统,并借助SaaS、PaaS、IaaS等商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。云计算的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力,进而减少用户终端的处理负担,最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备,并能按需享受“云”的强大计算处理能力。,
7、-17-,40多亿的移动电话一 2010年 数据来源:Nokia,个人电脑和笔记本电脑,企业电脑和服务器,PDA,云计算的特征与优势,18,超大规模Google云计算已经拥有100多万台服务器Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力,云计算的特点,19,虚拟化支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务所请求的资源来自“云”,而不是固定的有形的实体应用在“云”中某处运行,但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本或者一个手机,就可以通过网络服务来实现用户需要的一切,甚至包
8、括超级计算这样的任务,云计算的特点,20,高可靠性“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性,使用云计算比使用本地计算机可靠通用性云计算不针对特定的应用,在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用,同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行高可扩展性“云”的规模可以动态伸缩,满足应用和用户规模增长的需要按需服务“云”是一个庞大的资源池,你按需购买;云可以像自来水,电,煤气那样计费,云计算的特点,21,云计算的优势,云计算与传统计算(分布式计算、IBM大机计算)的成本分析,采用云平台技术的效益:,节省IT成本90%!,云计算的发展趋势,市场引入阶段,技术发展、概念推广阶段
9、;云计算概念不够明确;用户对云计算认知度很低;云计算的技术和商务模式尚不成熟;用户不知道云计算到底是什么?能做什么?如何去做?能带来什么好处?有哪些弊端?成功案例十分匮乏;用户对成功案例比较期待;重点厂商各自为政;,成熟阶段,云计算厂商竞争格局基本形成云计算厂商解决方案更加成熟SaaS模式的应用成为主流,成长阶段,应用案例逐渐丰富;用户对云计算已经比较了解和认可;云计算商业应用理念开始形成;越来越多的厂商开始介入;出现大量的功能丰富的应用解决方案提供给用户;用户会比较主动地考虑云计算与自身IT应用的关系,2007年-2010年,2011年-2015年,2015年以后,到底什么是云计算?众说纷纭
10、!公有云是云,私有云不是云?支持虚拟化叫云,不支持虚拟化不叫云,但是Google不支持虚拟化,而通常都认为Google是云1000台服务器是云,999台就不是云?现在有个别高性能计算中心,什么都没变,就是名字改成叫云计算中心,判断云计算的标准,25,用户所需的资源不在客户端而来自网络这是云计算的根本理念所在,即通过网络提供用户所需的计算力、存储空间、软件功能和信息服务等服务能力具有分钟级或秒级的伸缩能力如果资源节点服务能力不够,但是网络流量上来,这时候需要平台在一分钟几分钟之内,自动地动态增加服务节点的数量,从100个节点扩展到150个节点。能够称之为云计算,就需要足够的资源来应对网络的尖峰流
11、量。当流量下降时,服务节点的数量在随着流量的减少而减少。现在有的传统IDC自称也能提供伸缩能力,但需要多个小时之后才能提供给用户。问题是网络流量是不可预期的,不可能等那么久。具有较之传统模式5倍以上的性能价格比优势云计算之所以是一种划时代的技术,就是因为它将数量庞大的廉价计算机放进资源池中,用软件容错来降低硬件成本,通过将云计算设施部署在寒冷和电力资源丰富的地区来节省电力成本,通过规模化的共享使用来提高资源利用率。国外代表性云计算平台提供商达到了惊人的10-40倍的性能价格比提升。国内由于技术、规模和统一电价等问题,暂时难以达到同等的性能价格比,因此暂时将这个指标定为5倍。拥有256个节点的中
12、国移动研究院的云计算平台已经达到了5到7倍的性能价格比提升,其性能价格比随着规模和利用率的提升还有提升空间。,判断云计算的标准,26,判断例子PC系统iPhone应用软件Web网站上网本广告联盟超级计算中心在线Office在线CRMIaaSPaas云安全服务,判断云计算的标准,27,网格计算与云计算的比较,云计算体系结构,29,当前IT架构,30,云服务提供面向云服务消费者,提供统一登录界面和访问根据云服务资源状况和消费者需求,包装云服务资源对云服务的消费设立服务等级,按需计费管理云消费者状态和请求云服务管理运行维护云计算架构系统,保障云架构的稳定和可靠云服务资源是云计算架构向消费者提供服务的
13、根本根据平台的特征,分为软件即服务SaaS平台即服务PaaS基础架构即服务IaaS,云计算整体架构,31,服务目录与服务门户云服务消费者接口提供服务清单、服务说明等用户管理对云服务消费者的权限管理、帐务管理、信息管理等4A管理对云架构内的访问、权限、审计和XX的安全管理客户服务管理云服务消费者的服务请求、服务受理、投诉建议等的管理SLA管理云服务的等级协定管理,定义和管理云服务的响应时间、响应级别等计费管理管理云服务的费率、批价、计费/收费、账务、优惠等业务连续性保障管理通过建立容灾备份系统等保障云服务的持续运行,云服务提供架构,32,运维管理IT运维管理流程基于ITIL的IT服务管理,保障运
14、维工作的规范化和标准化运维自动化管理通过自动化手段,对大规模的云架构内系统进行维护,提高运维管理效率和管理质量,提高对服务需求的响应速度统一监控管理对云架构内软硬件及应用系统进行全方位的监控管理安全管理服务器安全管理服务器的安全加固防病毒管理等数据安全管理数据存储加密数据传输加密数据备份网络安全管理防入侵管理安全域管理,云服务管理架构,33,云服务资源架构,34,云资源环境(IaaS):云计算以服务的方式提供存储,网络,服务器等计算资源,基础设施资源,云平台环境(PaaS):向下使用云计算资源,向上对云服务的构建和部署提供支撑,平台资源,云服务(SaaS):被云环境外部的组织机构使用的,具有特
15、定能力的服务,应用资源,IaaS,PaaS,SaaS,云服务资源架构(续),35,计算资源池,基础设施资源,存储资源池,网络资源池,平台资源,应用资源,数据库,中间件,ERP,办公服务,自动化运维管理,系统监控管理,商业智能,操作系统资源,开发环境,测试环境,IaaS,PaaS,SaaS,并行计算框架,物理资源层物理资源实体的提供层,包括:服务器资源存储资源网络资源虚拟化平台层将物理资源实体进行虚拟化,以实现对物理资源的整合、池化和共享资源服务提供层将虚拟化的物理资源进行分割和包装,形成可对外提供服务的虚拟资源根据服务对象需求,灵活、动态调配虚拟资源,IaaS资源架构,36,虚拟机动态部署根据
16、资源和虚拟机负载情况,灵活、动态的部署虚拟机实时容量规划基于资源的实时数据,进行优化评估,实现资源的智能调整统一控制统一管理相关资源,IaaS资源架构-资源动态分配,37,资源服务提供层,虚拟机动态部署,资源动态分配,实时容量规划,统一控制,小型机服务器虚拟化硬分区/物理分区HP nPar,Sun Dynamic System Domains逻辑分区/虚拟化分区HP vpar,Sun LDom,IBM LPar操作系统虚拟化HP IVM,KVMPC服务器虚拟化完全虚拟化技术半虚拟化技术硬件辅助虚拟化技术Intel VT-x,AMD-V,IaaS资源架构-服务器虚拟化平台,38,虚拟化平台层,完
17、全虚拟化,半虚拟化,硬件辅助虚拟化,硬分区/物理分区,PC服务器虚拟化,小型机服务器虚拟化,逻辑分区/虚拟分区,操作系统虚拟化,服务器层面通过部署于主机上的逻辑卷管理软件实现对多存储设备进行统一管理和映射存储设备层面利用存储设备的存储控制器统一管理多种存储设备存储网络层面通过在存储网络中添加相应的虚拟化设备而实现的对存储网络中存储设备的虚拟化池化软件层面通过云平台管理软件等池化软件进行集中化管理,IaaS资源架构-存储虚拟化平台,39,虚拟化平台层,服务器层面,存储设备层面,存储网络层面,存储虚拟化,池化软件,浮动/动态IP地址通过浮动的、动态的IP地址分配,实现对网络的动态规划IP地址与MA
18、C地址不绑定路由虚拟化单一路由器可以虚拟成多个路由器,用于管理不同的网络区域 虚拟连接虚拟内部网络VPN/VLAN通过VPN/VLAN技术对网络连接的概念进行了抽象,使用户访问限定于特定的区域内,IaaS资源架构-网络虚拟化平台,40,虚拟化平台层,浮动/动态IP地址,路由虚拟化,VPN/VLAN,网络虚拟化,虚拟连接,虚拟内部网络,PaaS和SaaS,平台资源,数据库,中间件,操作系统资源,开发环境,并行计算框架,PaaS并行计算框架如Hadoop:在文本搜索、数据挖掘等方面得到广泛的应用数据库中间件开发测试环境操作系统SaaSERP办公服务测试环境自动化运维服务系统监控管理商业智能,应用资
19、源,ERP,办公服务,自动化运维管理,系统监控管理,商业智能,测试环境,云计算体系逻辑结构,42,云计算体系物理结构,43,云计算应用的动态IT架构,-44-,集成&开发,用户界面&接口,虚拟应用,强化:减少费用&提高质量,虚拟化:简单接入,提高终端用户管理&使用最大化,自动化:提高速度和预言性&减少劳动力,云计算应用的动态IT架构,-45-,集成&开发,虚拟信息,虚拟存储,虚拟进程,底层结构虚拟,虚拟应用,Cloud Applications(“Software-as-a-Service”),用户界面&接口,云计算的动态IT架构,-46-,Integration,Event&Deployme
20、nt,协作消息,集成&开发,Cloud Platforms(“Platform-as-a-Service”),用户界面&接口,虚拟应用,虚拟信息,底层结构虚拟,虚拟存储,虚拟进程,云计算的动态IT架构,协作/消息,用户界面&接口,虚拟应用,虚拟信息,集成&开发,Cloud Collaboration,云计算的动态IT架构,-48-,协作/消息,服务/资源管理&安全,集成&开发,用户界面&接口,虚拟应用,虚拟信息,虚拟存储,虚拟进程,底层结构虚拟,云计算的动态IT架构,-49-,Service/Resource Mgmt&Security,协作/消息,用户界面&接口,虚拟应 用,Virtuali
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- 关 键 词:
- 计算 及其 安全技术
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