在部署数据中心时，需要规划以下哪些安全解决方案

Posted 2023-04-30

参考技术A 1. 数据中心设计原则
依据数据中心网络安全建设和改造需求，数据中心方案设计将遵循以下原则：
1.1 网络适应云环境原则
网络的设计要在业务需求的基础上，屏蔽基础网络差异，实现网络资源的池化；根据业务自动按需分配网络资源，有效增强业务系统的灵活性、安全性，降低业务系统部署实施周期和运维成本。
1.2 高安全强度原则
安全系统应基于等保要求和实际业务需求，部署较为完备的安全防护策略，防止对核心业务系统的非法访问，保护数据的安全传输与存储，设计完善的面向全网的统一安全防护体系。同时，应充分考虑访问流量大、业务丰富、面向公众及虚拟化环境下的安全防护需求，合理设计云计算环境内安全隔离、监测和审计的方案，提出云计算环境安全解决思路。
1.3 追求架构先进，可靠性强原则
设计中所采用的网络技术架构，需要放眼长远，采用先进的网络技术，顺应当前云网络发展方向，使系统建设具有较长的生命周期，顺应业务的长远发展。同时保证网络系统的可靠性，实现关键业务的双活需求。同时，应为设备和链路提供冗余备份，有效降低故障率，缩短故障修复时间。
1.4 兼容性和开放性原则
设计中所采用的网络技术，遵守先进性、兼容性、开放性，以保证网络系统的互操作性、可维护性、可扩展性。采用标准网络协议，保证在异构网络中的系统兼容性；网络架构提供标准化接口，便于整体网络的管理对接，实现对网络资源的统一管理。
2. 云计算环境下的安全设计
随着目前大量服务区虚拟化技术的应用和云计算技术的普及，在云计算环境下的安全部署日益成为关注的重点问题，也关系到未来数据中心发展趋势。在本设计方案中，建议采用高性能网络安全设备和灵活的虚拟软件安全网关（NFV 网络功能虚拟化）产品组合来进行数据中心云安全设计。在满足多业务的安全需求时，一方面可以通过建设高性能、高可靠、虚拟化的硬件安全资源池，同时集成FW/IPS/LB等多种业务引擎，每个业务可以灵活定义其需要的安全服务类型并通过云管理员分配相应的安全资源，实现对业务流量的安全隔离和防护；另一方面，针对业务主机侧的安全问题，可以通过虚拟软件安全网关实现对主机的安全防护，每个业务可以针对自身拥有的服务器计算资源进行相应的安全防护和加固的工作。其部署示意图如下所示：
2.1 南北向流量安全防护规划
在云计算数据中心中，针对出入数据中心的流量，我们称之为“南北向流量”。针对南北向流量的安全防护，建议采用基于虚拟化技术的高性能安全网关来实现。
虚拟化技术是实现基于多业务业务隔离的重要方式。和传统厂商的虚拟化实现方式不同，H3C的安全虚拟化是一种基于容器的完全虚拟化技术；每个安全引擎通过唯一的OS内核对系统硬件资源进行管理，每个虚拟防火墙作为一个容器实例运行在同一个内核之上，多台虚拟防火墙相互独立，每个虚拟防火墙实例对外呈现为一个完整的防火墙系统，该虚拟防火墙业务功能完整、管理独立、具备精细化的资源限制能力，典型示意图如下所示：
虚拟防火墙具备多业务的支持能力
虚拟防火墙有自己独立的运行空间，各个实例之间的运行空间完全隔离，天然具备了虚拟化特性。每个实例运行的防火墙业务系统，包括管理平面、控制平面、数据平面，具备完整的业务功能。因此，从功能的角度看，虚拟化后的系统和非虚拟化的系统功能一致。这也意味着每个虚拟防火墙内部可以使能多种安全业务，诸如路由协议，NAT，状态检测，IPSEC VPN，攻击防范等都可以独立开启。
虚拟防火墙安全资源精确定义能力
通过统一的OS内核，可以细粒度的控制每个虚拟防火墙容器对的CPU、内存、存储的硬件资源的利用率，也可以管理每个VFW能使用的物理接口、VLAN等资源，有完善的虚拟化资源管理能力。通过统一的调度接口，每个容器的所能使用的资源支持动态的调整，比如，可以根据业务情况，在不中断VFW业务的情况下，在线动态增加某个VFW的内存资源。
多层次分级分角色的独立管理能力
基于分级的多角色虚拟化管理方法，可以对每个管理设备的用户都会被分配特定的级别和角色，从而确定了该用户能够执行的操作权限。一方面，通过分级管理员的定义，可以将整个安全资源划分为系统级别和虚拟防火墙级别。系统级别的管理员可以对整个防火墙的资源进行全局的配置管理，虚拟防火墙管理员只关注自身的虚拟防火墙配置管理。另一方面，通过定义多角色管理员，诸如在每个虚拟防火墙内部定义管理员、操作员、审计员等不同角色，可以精确定义每个管理员的配置管理权限，满足虚拟防火墙内部多角色分权的管理。
2.2 东西向流量安全防护规划
数据中心中虚机（VM）间的交互流量，我们称之为“东西向流量”。针对东西两流量，采用虚拟软件安全网关产品来实现安全防护。
对于普通的云计算VPC模型的业务，既可以将NFV安全业务安装在业务服务器内，也可以部署独立的安全业务网关服务器。可采用部署独立的安全业务网关服务器，此时安装了NFV的独立的服务器资源逻辑上被认为是单一管理节点，对外提供高性能的VFW业务。
考虑到在虚拟化之后服务器内部的多个VM之间可能存在流量交换，在这种情况下外部的安全资源池无法对其流量进行必要的安全检查，在这种情况下，基于SDN架构模式的虚拟化软件安全网关vFW产品应运而生，在安全功能方面，为用户提供了全面的安全防范体系和远程安全接入能力，支持攻击检测和防御、NAT、ALG、ACL、安全域策略，能够有效的保证网络的安全；采用ASPF（Application Specific Packet Filter）应用状态检测技术，可对连接状态过程和异常命令进行检测，提供多种智能分析和管理手段，支持多种日志，提供网络管理监控，协助网络管理员完成网络的安全管理；支持多种VPN业务，如L2TP VPN、GRE VPN、IPSec VPN等丰富业务功能。
vFW技术带来如下优势：
• 部署简单，无需改变网络即可对虚拟机提供保护
• 安全策略自动跟随虚拟机迁移，确保虚拟机安全性
• 新增虚拟机能够自动接受已有安全策略的保护
• 细粒度的安全策略确保虚拟机避免内外部安全威胁；
vFW解决方案能够监控和保护虚拟环境的安全，以避免虚拟化环境与外部网络遭受内外部威胁的侵害，从而为虚拟化数据中心和云计算网络带来全面的安全防护，帮助企业构建完善的数据中心和云计算网络安全解决方案。
3. 云计算环境下数据安全防护手段建议
基于以上云计算环境下的数据安全风险分析，在云计算安全的建设过程中，需要针对这些安全风险采取有针对性的措施进行防护。
3.1 用户自助服务管理平台的访问安全
用户需要登录到云服务管理平台进行自身的管理操作设置，如基础的安全防护策略设置，针对关键服务器的访问权限控制设置，用户身份认证加密协议配置，虚拟机的资源配置、管理员权限配置及日志配置的自动化等等。这些部署流程应该被迁移到自服务模型并为用户所利用。在这种情况下，云服务管理者本身需要对租户的这种自服务操作进行用户身份认证确认，用户策略的保密、不同租户之间的配置安全隔离以及用户关键安全事件的日志记录以便后续可以进行问题跟踪溯源。
3.2 服务器虚拟化的安全
在服务器虚拟化的过程中，单台的物理服务器本身可能被虚化成多个虚拟机并提供给多个不同的租户，这些虚拟机可以认为是共享的基础设施，部分组件如CPU、缓存等对于该系统的使用者而言并不是完全隔离的。此时任何一个租户的虚拟机漏洞被黑客利用将导致整个物理服务器的全部虚拟机不能正常工作，同时，针对全部虚拟机的管理平台，一旦管理软件的安全漏洞被利用将可能导致整个云计算的服务器资源被攻击从而造成云计算环境的瘫痪。针对这类型公用基础设施的安全需要部署防护。
在此背景下，不同的租户可以选择差异化的安全模型，此时需要安全资源池的设备可以通过虚拟化技术提供基于用户的专有安全服务。如针对防火墙安全业务的租户，为了将不同租户的流量在传输过程中进行安全隔离，需要在防火墙上使能虚拟防火墙技术，不同的租户流量对应到不同的虚拟防火墙实例，此时，每个租户可以在自身的虚拟防火墙实例中配置属于自己的访问控制安全策略，同时要求设备记录所有安全事件的日志，创建基于用户的安全事件分析报告，一方面可以为用户的网络安全策略调整提供技术支撑，另一方面一旦发生安全事件，可以基于这些日志进行事后的安全审计并追踪问题发生的原因。其它的安全服务类型如IPS和LB负载均衡等也需要通过虚拟化技术将流量引入到设备并进行特定的业务处理。
3.3 内部人员的安全培训和行为审计
为了保证用户的数据安全，云服务管理者必须要对用户的数据安全进行相应的SLA保证。同时必须在技术和制度两个角度对内部数据操作人员进行安全培训。一方面通过制定严格的安全制度要求内部人员恪守用户数据安全，另一方面，需要通过技术手段，将内部人员的安全操作日志、安全事件日志、修改管理日志、用户授权访问日志等进行持续的安全监控，确保安全事件发生后可以做到有迹可寻。
3.4 管理平台的安全支持
云服务管理者需要建设统一的云管理平台，实现对整个云计算基础设施资源的管理和监控，统一的云管理平台应在安全管理功能的完整性以及接口API的开放性两个方面有所考虑。前者要求管理平台需要切实承担起对全部安全资源池设备的集中设备管理、安全策略部署以及整网安全事件的监控分析和基于用户的报表展示；后者的考虑是为了适配云计算环境中可能存在的多种安全设备类型或多厂商设备，也需要在API接口的开放性和统一性上进行规范和要求，以实现对下挂安全资源池设备的配置管理和日志格式转换等需求。也只有这样才能实现设备和管理平台的无缝对接，提升云管理平台的安全管理能力。

在阿里云负载均衡下需要做好哪些准备?

在使用负载均衡前，您需要做好以下准备：

规划负载均衡实例的地域

阿里云提供包括华北、华东、华南、亚太东南、亚太东北、欧洲中部、美国东部、美国西部、香港、中东东部在内的不同地域的负载均衡服务。

为了提供更加稳定可靠的负载均衡服务，阿里云负载均衡已在各地域部署了多可用区以实现同地域下的跨机房容灾。此外，您也可以在不同地域创建多个负载均衡实例，通过DNS轮询的方式对外提供服务，从而提高跨地域的可用性。有需要购买阿里云服务器ECS或其它任何产品，请先领取阿里云通用代金券礼包

在选择地域时，请注意：

为了减少延迟并提高下载速度，建议选择离您客户最近的地域。

由于负载均衡不支持跨地域部署，因此应选择与后端ECS实例相同的地域。

选择负载均衡实例的类型(公网或私网)

根据您的业务类型，确定负载均衡的实例类型。负载均衡实例创建后，系统会根据实例类型分配一个公网服务地址或私网服务地址。

公网负载均衡实例仅提供公网IP，可以通过Internet访问负载均衡服务。如果您要创建公网类型的负载均衡实例，还需根据具体业务特点确定计费方式：

按流量计费：适用于波峰波谷效应明显的业务。

按带宽计费：适用于带宽较为平稳的业务。

私网负载均衡实例仅提供阿里云私网IP，只能通过阿里云内部网络访问该负载均衡服务，无法从Internet访问。私网类型的负载均衡实例不收取费用。

选择监听协议

负载均衡提供四层(TCP协议和UDP协议)和七层(HTTP协议和HTTPS协议)监听。

四层监听将请求直接转发给后端服务器，不会修改标头。客户端请求到达负载均衡监听后，负载均衡服务器会使用监听中配置的后端端口与后端ECS建立TCP连接。

七层监听原理上是反向代理的一种实现。客户端请求到达负载均衡监听后，负载均衡服务器会通过与后端ECS建立TCP连接，即再次通过新TCP连接HTTP协议访问后端，而不是直接转发报文到后端ECS。由于七层监听比四层监听在底层实现上多了一个Tengine处理环节，因此，七层监听性能没有四层好。此外，客户端端口不足、后端服务器连接过多等场景也可能导致七层服务性能不高，如果您对性能有很高的要求，建议您使用四层监听。

准备后端服务器

您需要在负载均衡实例中添加ECS来处理前端监听转发的请求。在创建负载均衡前，需要创建好ECS实例并部署相关应用。创建ECS时，请注意：

ECS实例的地域和可用区确保ECS实例的地域和负载均衡实例的地域相同。此外，建议您将ECS部署在不同的可用区内，提高本地可用性。

ECS配置在ECS上部署好应用后，不需要再进行特别的配置。但如果您要配置一个四层监听(TCP协议或UDP协议)，并且ECS使用的是Linux系统，确保net.ipv4.conf文件中的以下三个参数的值为0：

net.ipv4.conf.default.rp_filter = 0

net.ipv4.conf.all.rp_filter = 0

net.ipv4.conf.eth0.rp_filter = 0

ECS部署目前负载均衡实例后端可配置的ECS数量没有限制。但是，为了保证对外服务的稳定与高效，建议您根据业务分类或应用服务的模块划分，将提供不同服务或执行不同任务的应用服务器ECS添加到不同的负载均衡实例中。