本書介紹了云安全的基本概念、原理、技術，主要內容包括云安全的風險分析、主機虛擬化安全、網絡虛擬化安全、身份管理與訪問控制、云數據安全、云運維安全、云服務的安全使用、云安全解決方案以及云計算相關標準、法規(guī)等，并通過產業(yè)案例使讀者掌握云安全的相關技術，從產業(yè)發(fā)展角度理解云安全的技術發(fā)展趨勢。本書適合作為高等院校信息安全、計算機、電子工程及相關專業(yè)本科生及研究生云安全相關課程的教材，也可作為云安全的從業(yè)人員的技術參考書。
近幾年，云計算（Cloud Computing）迅速發(fā)展，從美國的亞馬遜到我國的阿里云，國內外的云計算服務提供商提供了類型繁多、性價比高的IT服務模式，新的服務類型還在不斷推出，并在各行各業(yè)得到了廣泛應用。云計算是信息技術發(fā)展過程中的一次巨大變革，眾多國家政府以及大型 IT 企業(yè)都制定了云計算發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，以引領或適應技術變革的趨勢。
在云計算發(fā)展的同時，其安全問題也日益凸顯。CSA（Cloud Security Alliance，云安全聯盟）在2016年2月發(fā)布了《2016 年 12 大頂級云計算安全威脅》，指出了包括數據泄露、系統漏洞、拒絕服務、共享技術等在內的12項云安全威脅，云計算的安全問題逐漸成為制約其快速應用和發(fā)展的重要因素。
為了讓讀者全面了解云計算中的安全問題，本書從云計算的基本概念入手，由淺入深地分析了云計算中面臨的安全威脅、云計算服務應具備的安全能力、如何安全地使用云計算服務，以及云安全的相關標準等。本書強調云計算的技術特點，系統介紹了云計算服務過程中提供方、使用方所關注的安全問題，并將理論與實踐緊密結合。在本書撰寫過程中，四川大學網絡空間安全研究院與阿里云深度合作，共同探討教材的大綱、內容，并同時面向研究生和高年級本科生授課，探索高校課程和教材建設的創(chuàng)新合作模式。本書是學術研究成果與企業(yè)實踐的結合，關鍵技術章節(jié)配有基于阿里云平臺的實驗，“理論+實踐”的模式使得讀者能夠更好地理解教材所闡述的關鍵知識點，通過動手實踐讓讀者加深對理論知識的理解。
本書分為四個部分，包含11章，各個部分的內容組織安排如下：
第一部分（包括第1章和第2章）主要介紹云計算相關的基礎知識。其中，第1章概述云計算的發(fā)展歷程以及基本概念，并對云服務中的角色和責任進行了劃分和界定，為讀者后續(xù)的深入學習奠定基礎。第2章從技術、管理以及法律法規(guī)三個方面分析了云計算的安全風險，并給出了進行云計算安全設計時需要考慮的原則。
第二部分（包括第3~8章）剖析云計算服務的安全能力、運維安全以及云安全技術的發(fā)展。其中，第3章討論主機虛擬化帶來的安全問題，詳細分析其面臨的虛擬機信息竊取、虛擬機逃逸、Rootkit 攻擊等安全威脅及其對應的安全解決方案。第4章闡釋網絡虛擬化的安全問題，分析 IaaS 環(huán)境下網絡安全域的劃分與構建，并介紹阿里云的 VPC，最后提出兩種針對虛擬網絡的安全服務接入機制。第5章介紹云計算下的身份認證、授權管理以及操作審計。第6章根據云數據安全的生命周期，分析數據從創(chuàng)建到銷毀各個階段面臨的安全問題以及對應的關鍵保護技術。第7章介紹云運維的基本內容，分析其相對于傳統運維的區(qū)別以及應注意的問題。第8章結合下一代網絡應該考慮的技術，介紹零信任模型、MSSP、APT 攻擊防御、大數據安全分析等內容。
第三部分（包括第9章和第10章）介紹如何安全地使用云計算服務。其中，第9章針對云用戶控制權弱化的問題，區(qū)分了云計算服務的角色并進行了責任劃分，然后從用戶的角度介紹云計算服務的使用過程。第10章結合不同應用場景介紹云安全解決方案。
第四部分（包括第11章）介紹當前云計算服務的安全標準和管理機制。第11章闡釋國內外云計算服務的安全管理、云安全標準以及管理規(guī)范。
本書的層次結構清晰，內容循序漸進，可作為高等院校信息安全、計算機及其他信息學科云安全相關課程的教材，也可以作為廣大云計算運維人員、云計算安全開發(fā)人員以及對云安全感興趣的讀者的參考書籍。作為教材時，可參考第3章到第5章的最佳實踐進行課程實驗，包括第3章云計算平臺中的虛擬化主機安全管理，第4章VPC的相關實驗，第5章身份管理、權限管理以及操作審計的實踐等。本書為讀者提供云安全問題的系統知識，并借助阿里云的實踐使讀者深入理解關鍵技術，提升讀者對云安全理論的掌握和應用能力。
本書由陳興蜀主持編寫，第1~2章和第11章由陳興蜀編寫，第3章、第6章由曾雪梅編寫，第4~5章和第8章由葛龍編寫，第7章由羅永剛編寫，第9章由王海舟編寫，第10章由王文賢編寫。本書在寫作的過程中得到了四川大學網絡空間安全研究院師生的大力支持，王毅桐、金鑫、邵國林、楊露、陳廣瑞、苑中梁、車奔、陳佳昕、趙成、陳蒙蒙、趙丹丹、王煜驄、王偉、王小艷、滑強、李敏毓、馬晨曦等進行了大量的工作，沒有他（她）們的支持與幫助，很難完成本書編寫工作。
本書是教育部-阿里云產學合作專業(yè)綜合改革項目的規(guī)劃教材，同時獲得四川大學研究生課程建設項目的支持。
感謝阿里云團隊對本書編寫給予的大力支持，李妹芳、蘇建東、楊寧、李俊、李蘭柱、董斌雁、安忍、王曉斐、鄔怡、楊寧、肖力等阿里云的專家為本書的編寫提供了大量幫助，尤其在討論書稿內容、提出重要建議、申請阿里云平臺資源、提供參考資料等方面給予了重要支持。
同時還要感謝機械工業(yè)出版社華章分社朱劼編輯和出版團隊的辛勤工作。
本書僅代表作者及研究團隊對于云計算安全的觀點，由于水平有限，書中難免存在不準確或不足之處，懇請讀者批評指正，以便后續(xù)改進和完善。
編者2017年5月
CONTENTS
目 錄
叢書序言
本書編委會
序
前言
第一部分 云安全基礎
第1章 云計算基礎 2
1.1 云計算的發(fā)展歷程 2
1.1.1 云計算的起源與發(fā)展 3
1.1.2 云計算的主要廠商與社區(qū) 6
1.2 云計算的基本概念 6
1.2.1 云計算的定義與術語 6
1.2.2 云計算的主要特性 7
1.2.3 服務模式 8
1.2.4 部署模式 10
1.3 云計算的應用案例 13
1.3.1 政府部門 13
1.3.2 金融行業(yè) 14
1.3.3 醫(yī)藥行業(yè) 15
1.3.4 12306網站 15
1.4 小結 15
1.5 參考文獻與進一步閱讀 16
第2章 云計算安全風險分析 17
2.1 云計算面臨的技術風險 17
2.1.1 物理與環(huán)境安全風險 17
2.1.2 主機安全風險 18
2.1.3 虛擬化安全風險 18
2.1.4 網絡安全風險 19
2.1.5 安全漏洞 20
2.1.6 數據安全風險 22
2.1.7 加密與密鑰風險 24
2.1.8 API安全風險 24
2.1.9 安全風險案例分析 26
2.2 云計算面臨的管理風險 27
2.2.1 組織與策略風險 27
2.2.2 數據歸屬不清晰 28
2.2.3 安全邊界不清晰 29
2.2.4 內部竊密 29
2.2.5 權限管理混亂 29
2.3 云計算面臨的法律法規(guī)風險 29
2.3.1 數據跨境流動 29
2.3.2 集體訴訟 31
2.3.3 個人隱私保護不當 31
2.4 云計算安全設計原則 32
2.4.1 最小特權 33
2.4.2 職責分離 33
2.4.3 縱深防御 33
2.4.4 防御單元解耦 35
2.4.5 面向失效的安全設計 35
2.4.6 回溯和審計 35
2.4.7 安全數據標準化 36
2.5 小結 36
2.6 參考文獻與進一步閱讀 36
第二部分 云計算服務的安全能力與運維
第3章 主機虛擬化安全 38
3.1 主機虛擬化技術概述 38
3.1.1 主機虛擬化的概念 38
3.1.2 主機虛擬化實現方案 39
3.1.3 主機虛擬化的特性 41
3.1.4 主機虛擬化的關鍵技術 42
3.1.5 主機虛擬化的優(yōu)勢 47
3.1.6 主機虛擬化上機實踐 50
3.2 主機虛擬化的主要安全威脅 60
3.2.1 虛擬機信息竊取和篡改 62
3.2.2 虛擬機逃逸 62
3.2.3 Rootkit攻擊 63
3.2.4 分布式拒絕服務攻擊 64
3.2.5 側信道攻擊 64
3.3 主機虛擬化安全的解決方案 64
3.3.1 虛擬化安全防御架構 65
3.3.2 宿主機安全機制 65
3.3.3 Hypervisor安全機制 66
3.3.4 虛擬機隔離機制 68
3.3.5 虛擬可信計算技術 69
3.3.6 虛擬機安全監(jiān)控 73
3.3.7 虛擬機自省技術 75
3.3.8 主機虛擬化安全最佳實踐 77
3.4 小結 82
3.5 參考文獻與進一步閱讀 82
第4章 網絡虛擬化安全 84
4.1 網絡虛擬化技術概述 84
4.1.1傳統網絡虛擬化技術——VLAN 84
4.1.2 云環(huán)境下的網絡虛擬化技術 85
4.1.3 軟件定義網絡與OpenFlow 89
4.1.4IaaS環(huán)境下網絡安全域的劃分與構建 91
4.2 虛擬網絡安全分析 93
4.2.1 網絡虛擬化面臨的安全問題 93
4.2.2 SDN面臨的安全威脅 95
4.3 VPC 95
4.3.1 VPC的概念 95
4.3.2 VPC的應用 96
4.4網絡功能虛擬化與安全服務接入 103
4.4.1 網絡功能虛擬化 103
4.4.2 云環(huán)境中的安全服務接入 105
4.4.3 安全服務最佳實踐 108
4.5 小結 111
4.6 參考文獻與進一步閱讀 111
第5章 身份管理與訪問控制 113
5.1 身份管理 113
5.1.1 基本概念 113
5.1.2 云計算中的認證場景 117
5.1.3基于阿里云的身份管理最佳實踐 121
5.2 授權管理 123
5.2.1 基本概念 123
5.2.2 典型訪問控制機制 126
5.2.3 云計算中典型的授權場景 129
5.2.4基于阿里云RAM的權限管理實踐 132
5.3 小結 137
5.4 參考文獻與進一步閱讀 137
第6章 云數據安全 139
6.1 數據安全生命周期 139
6.2 加密和密鑰管理 141
6.2.1 加密流程及術語 141
6.2.2 客戶端加密方式 142
6.2.3 云服務端加密方式 143
6.2.4 云密碼機服務 144
6.2.5 密鑰管理服務 146
6.2.6 數據存儲加密 149
6.2.7 數據傳輸加密 150
6.3 數據備份和恢復 151
6.3.1 數據備份 151
6.3.2 數據恢復演練 153
6.3.3 備份加密 153
6.4 數據容災 154
6.5 數據脫敏 155
6.6 數據刪除 156
6.6.1 覆蓋 157
6.6.2 消磁 157
6.6.3 物理破壞 157
6.7 阿里云數據安全 157
6.8 小結 158
6.9 參考文獻與進一步閱讀 158
第7章 云運維安全 159
7.1 云運維概述 159
7.2 基礎設施運維安全 159
7.2.1 物理訪問控制 160
7.2.2 視頻監(jiān)控 161
7.2.3 存儲介質管理 161
7.2.4 訪客管理 162
7.3 云計算環(huán)境下的運維 162
7.3.1 云運維與傳統運維的差別 163
7.3.2云運維中應該注意的問題 163
7.4 運維賬號安全管理 164
7.4.1 特權賬戶控制與管理 164
7.4.2 多因素身份認證 165
7.5 操作日志 165
7.6 第三方審計 166
7.7 小結 167
7.8 參考文獻與進一步閱讀 167
第8章 云安全技術的發(fā)展 168
8.1 零信任模型 168
8.1.1 傳統網絡安全模型 168
8.1.2 零信任模型概述 170
8.2 MSSP 171
8.3 APT攻擊防御 172
8.3.1 APT攻擊的概念 172
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