云計算中的主要安全威脅與對策

摘 要：隨著云計算技術的廣泛應用，其安全問題日益突出。本文系統分析了云計算環境中的主要安全威脅，包括數據泄露、賬戶或服務劫持、分布式拒絕服務攻擊、惡意內部人員以及共享技術漏洞。針對每種威脅，文章提出了相應的技術和管理對策。研究表明，構建安全的云計算環境需要多層次、全方位的防護策略，包括強化技術防御、優化安全管理、提升人員意識等方面。本文的研究為云服務提供商和用戶提供了實用的安全指導，對提高云計算環境的整體安全性具有重要意義。

關鍵詞：云計算；安全威脅；數據保護；訪問控制；安全管理

一、引言

云計算作為一種新興的計算模式，通過網絡提供可擴展、彈性的IT資源，極大地改變了傳統的IT服務交付方式。Gartner預測，到2025年，超過95%的新數字工作負載將部署在云原生平臺上，較2021年的30%有顯著增長[1]。然而，隨著云計算的普及，其固有的特性也帶來了獨特的安全挑戰。多租戶環境、資源共享、數據存儲分散等特點使得云計算面臨著比傳統IT環境更為復雜和嚴峻的安全威脅。

根據網絡安全公司Check Point的報告，2022年針對云基礎設施的網絡攻擊同比增長48%[2]。這些數據凸顯了研究和應對云計算安全威脅的緊迫性。本文旨在深入分析云計算中的主要安全威脅，并探討有效的應對策略。通過系統地梳理這些威脅和對策，本研究為云服務提供商、用戶以及安全研究人員提供了寶貴的參考，有助于提高云計算環境的整體安全性。

二、云計算安全概述

（一）云計算的特性

云計算具有以下主要特性：

1. 按需自助服務：用戶可以自主請求和管理計算資源，無需人工干預。

2. 廣泛的網絡訪問：服務可通過標準機制在網絡上廣泛訪問。

3. 資源池化：計算資源被池化，動態分配給多個消費者。

4. 快速彈性：能夠迅速、靈活地擴展或收縮資源。

5. 可計量的服務：資源使用可以被監控、控制和報告。

這些特性使得云計算能夠提供靈活、高效的IT服務，但同時也帶來了獨特的安全挑戰。

（二）云計算面臨的安全挑戰

云計算環境面臨的主要安全挑戰包括：

1. 數據保護：確保存儲在云中的敏感數據不被未授權訪問或泄露。

2. 多租戶環境：如何在共享資源的情況下保證不同租戶之間的隔離。

3. 身份認證和訪問控制：在分布式環境中實現有效的身份管理和訪問控制。

4. 監管合規：滿足不同地區和行業的合規要求。

5. 可見性和控制力下降：相比傳統IT環境，云用戶對底層基礎設施的控制力減弱。

三、主要安全威脅及其對策

（一）數據泄露

1.威脅描述

數據泄露是云計算環境中最嚴重的安全威脅之一。它指未經授權的個人、實體或程序訪問或竊取敏感數據。在云環境中，數據泄露的風險更高，因為數據通常存儲在共享的、分布式的基礎設施上。2022年，超過45%的企業報告過云數據泄露事件[3]。

2.對策

（1） 數據加密：可以采用強加密算法（如AES-256）對靜態數據和傳輸中的數據進行加密；實施端到端加密，確保數據在整個生命周期中都受到保護；使用安全的密鑰管理系統，如硬件安全模塊（HSM），定期輪換加密密鑰。

（2）訪問控制：實施最小權限原則，僅授予用戶完成任務所需的最小權限；使用多因素認證（MFA）增強身份驗證的安全性；定期審查和更新訪問權限，及時撤銷不再需要的權限。

（3）數據分類和隔離：對數據進行分類，根據敏感度級別采取不同的安全措施；在多租戶環境中實施嚴格的數據隔離機制，如使用虛擬私有云（VPC）。

（4）安全審計和監控：實施全面的日志記錄和監控系統，如安全信息和事件管理（SIEM）系統；定期進行安全審計，評估數據保護措施的有效性。

（二）賬戶或服務劫持

1.威脅描述

賬戶或服務劫持是指攻擊者獲取合法用戶的憑證，進而訪問云服務和資源。這種攻擊可能導致數據被盜、服務中斷，甚至被用作進一步攻擊的跳板。研究顯示，超過60%的云安全事件與憑證被盜有關[4]。

2.對策

（1）強化身份認證：可以實施多因素認證（MFA），結合知識因素、擁有因素和生物特征因素；使用強密碼策略，要求定期更改密碼；考慮采用生物識別技術，如指紋或面部識別，增強認證安全性。

（2）實時監控和異常檢測：部署用戶和實體行為分析（UEBA）系統，監控用戶行為和訪問模式；使用機器學習算法識別異常登錄活動和可疑操作；設置自動警報系統，及時響應潛在的賬戶劫持嘗試。

（3）安全令牌和會話管理：使用安全的會話令牌，確保每次登錄都生成唯一的令牌；實施會話超時機制，自動注銷長時間不活動的會話。

（4）最小權限原則：為每個賬戶分配最小必要的權限，限制潛在攻擊的影響范圍；使用特權訪問管理（PAM）系統，嚴格控制和監控高權限賬戶的使用。

（三）分布式拒絕服務攻擊（DDoS）

1.威脅描述

分布式拒絕服務（DDoS）攻擊通過消耗目標系統的資源或帶寬，使其無法為合法用戶提供服務。在云環境中，DDoS攻擊不僅影響目標系統，還可能對共享基礎設施上的其他租戶造成連帶影響。2022年，DDoS攻擊的規模和復雜性顯著增加，最大攻擊流量達到了3.4Tbps[5]。

2.對策

（1）流量清洗和過濾：部署高性能的DDoS防護設備，對入站流量進行實時分析和過濾；使用智能流量分析技術，如機器學習算法，區分正常流量和惡意流量；實施基于行為的異常檢測，識別潛在的DDoS攻擊模式。

（2）資源擴展和負載均衡：利用云計算的彈性特性，在檢測到攻擊時快速擴展資源；實施全局負載均衡，將流量分散到多個地理位置的數據中心；使用內容分發網絡（CDN）分散流量，減輕源服務器的壓力。

（3）網絡架構優化：設計多層防御架構，包括邊緣防護、網絡層防護和應用層防護；實施網絡分段，限制攻擊的傳播范圍；使用虛擬專用網絡（VPN）和專用連接，減少暴露在公共網絡上的攻擊面。

（4）應用層防護：實施Web應用防火墻（WAF），防御應用層DDoS攻擊；優化應用程序代碼，提高其處理大量請求的能力；實施速率限制和請求隊列機制，控制單一源的請求頻率。

（四）惡意內部人員

1.威脅描述

惡意內部人員是指利用其訪問權限故意造成損害或竊取數據的員工、承包商或其他有內部訪問權限的個人。這種威脅特別危險，因為內部人員通常已經擁有合法的訪問權限和系統知識。研究顯示，約25%的數據泄露事件與內部人員有關[6]。

2.對策

（1）嚴格的訪問控制：實施基于角色的訪問控制（RBAC），確保員工只能訪問其工作所需的資源；使用特權訪問管理（PAM）系統，嚴格控制和監控高權限賬戶的使用；定期審查和更新訪問權限，及時撤銷離職或調崗員工的權限。

（2）全面的監控和審計：部署用戶和實體行為分析（UEBA）系統，檢測異常的用戶活動；實施詳細的日志記錄，跟蹤所有關鍵系統和敏感數據的訪問；定期進行安全審計，分析用戶行為模式和潛在的安全風險。

（3）數據保護措施：實施數據泄露防護（DLP）解決方案，防止敏感數據被未經授權的傳輸或復制；使用加密技術保護靜態數據和傳輸中的數據；實施嚴格的數據分類和標記策略，確保敏感數據得到適當的保護。

（4）員工背景審查和培訓：對新員工和承包商進行全面的背景調查；提供持續的安全意識培訓，強調內部威脅的風險和個人責任；建立道德規范和舉報機制，鼓勵員工報告可疑行為。

（五）共享技術漏洞

1.威脅描述

共享技術漏洞是云計算環境中的一個獨特威脅。由于云服務提供商通常使用共享的基礎設施（如虛擬化平臺）來服務多個客戶，如果這些共享組件存在漏洞，可能會影響整個云環境的安全性，導致數據泄露或服務中斷。

2.對策

（1）強化虛擬化層：定期更新和修補虛擬化平臺，如虛擬機管理器（Hypervisor）；實施虛擬機隔離技術，確保不同租戶的虛擬機之間無法相互訪問；使用安全加固的虛擬機鏡像，減少潛在的攻擊面。

（2）安全配置管理：采用安全基線配置，確保所有系統組件都按照最佳安全實踐進行配置；使用配置管理工具自動化安全配置的部署和維護；定期進行安全配置審計，確保配置始終符合安全標準。

（3）漏洞管理：實施全面的漏洞管理程序，包括定期的漏洞掃描和評估；建立快速響應機制，及時修復發現的漏洞；參與漏洞賞金計劃，鼓勵外部研究人員報告潛在的安全問題。

（4）多層安全架構：實施深度防御策略，在網絡、主機和應用程序層面都部署安全控制；使用微分段技術，將不同的服務和租戶隔離在獨立的網絡段中；部署入侵檢測系統（IDS）和入侵防御系統（IPS），監控和阻止可疑活動。

四、結論與展望

云計算作為現代IT基礎設施的核心，其安全性直接關系到個人、企業和社會的數字資產安全。本文詳細探討了云計算環境中的五大主要安全威脅：數據泄露、賬戶或服務劫持、分布式拒絕服務攻擊、惡意內部人員以及共享技術漏洞。針對每種威脅，我們提出了一系列技術和管理對策，這些對策涵蓋了從預防到檢測再到響應的全面安全策略。構建安全的云計算環境需要多層次、全方位的防護策略。隨著人工智能、量子計算等新技術的出現和威脅景觀的變化，云安全策略也需要不斷更新和完善。

參考文獻：

[1].https：//www.gartner.com/en/newsroom/press-releases/2021-04-21-gartner-forecasts-worldwide-public-cloud-end-user-spending-to-grow-23-percent-in-2021

[2].https：//pages.checkpoint.com/cloud-security-report-2023.html

[3]https：//cpl.thalesgroup.com/cloud-security-research

[4].https：//www.verizon.com/business/resources/reports/dbir/

[5].https：//blog.cloudflare.com/ddos-threat-report-2022-q4/

[6].https：//www.proofpoint.com/us/resources/threat-reports/cost-of-insider-threats [7].李瑋.花小齊. 試析云計算環境下網絡信息安全技術發展[J].網絡安全技術與應用，2024（05）：75-76

[8].楊玉鋒 穆兆慧.基于云計算的云安全防御策略設計研究[J].信息記錄材料， 2024 25（05）：178-180