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資源協(xié)調(diào)類–基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)視圖
這類“虛擬化資源訪問”主要處理一組計算和通信資源的協(xié)調(diào)，以提供一組高度可用、高度可靠的“平臺”。向用戶共享資源。這是一個基礎(chǔ)架構(gòu)（與應(yīng)用程序）視圖，用戶在其中指定所需服務(wù)的操作要求（例如，計算能力、虛擬機數(shù)量（虛擬機）、存儲、帶寬限制等）但與提供對資源、可伸縮性、物理特征和基礎(chǔ)資源的地理位置/分布的按需訪問的實際機制無關(guān)。
總體而言，此協(xié)調(diào)模型的關(guān)鍵特征是提供對資源的高可靠性、高可用性訪問。基本資源復(fù)制僅提供一個資源池來支持高可用性訪問。但是，資源復(fù)制架構(gòu)僅提供支持在其上執(zhí)行的服務(wù)“功能”。完整性與服務(wù)規(guī)范相對應(yīng)。例如，虛擬機需要提供指定級別的隔離，而不會泄露信息。同樣，Web服務(wù)器通常會跨計算機復(fù)制，以提高可靠性和低延遲的本地化地理分散訪問。每個復(fù)制的服務(wù)器都有相同的數(shù)據(jù)集，每當(dāng)更新數(shù)據(jù)時，都會在復(fù)制的服務(wù)器上更新一個副本，以提供數(shù)據(jù)的一致性。服務(wù)的性質(zhì)（在資源平臺上執(zhí)行）決定了所需協(xié)調(diào)的類型，可能是一致性（強、弱、最終、因果）。這將是稍后討論的服務(wù)協(xié)調(diào)類的基礎(chǔ)。
我們簡要介紹云和客戶端-服務(wù)器模型，它們構(gòu)成了分布式資源類的突出示例。
云模型
云的所有表現(xiàn)形式都代表了資源協(xié)調(diào)模型，本質(zhì)上是服務(wù)執(zhí)行的“資源平臺”。有多種類型的云提供各種類型的服務(wù)，包括強調(diào)高性能、低延遲訪問或高可用性以及許多其他屬性。它是由所需服務(wù)的規(guī)范決定的特定資源協(xié)調(diào)模式，云“平臺”基于該模式提供對云資源的結(jié)構(gòu)化訪問。所選的協(xié)調(diào)架構(gòu)相應(yīng)地支持所需功能的類型，例如，訪問專用計算資源和/或資源容器（如物理機或虛擬機），每個容器在容器之間提供不同的隔離保證。用戶指定的服務(wù)在云資源上執(zhí)行，這些資源由云服務(wù)提供商管理。協(xié)調(diào)架構(gòu)作為集中式或分布式資源管理器，處理任務(wù)到資源的映射和調(diào)度、調(diào)用虛擬機、資源的運行狀況監(jiān)視、故障處理失敗的資源，以便用戶根據(jù)云上指定的合同服務(wù)級別協(xié)議（SLA）透明地獲得對資源的持續(xù)訪問資源?；A(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）和平臺即服務(wù)（PaaS）的ENISA、NIST和ISO規(guī)范是“支持服務(wù)的資源/平臺/基礎(chǔ)設(shè)施”的表示。實踐中存在的眾多云模型、架構(gòu)和服務(wù)使得很難預(yù)測單一的云安全概念。每個特定的資源協(xié)調(diào)模型都以云模型中的資源類型、計算架構(gòu)的類型以及云中所需的功能。這些包括，作為非詳盡的列表，所需的資源錯誤處理類型，處理服務(wù)突發(fā)的選擇方法，實現(xiàn)的模式類型用于資源聯(lián)合和遷移、任務(wù)編排、調(diào)度、所需的并發(fā)訪問程度、支持的多租戶級別等。
但是，從安全角度來看，將云解構(gòu)為其體系結(jié)構(gòu)和功能組件非常有用，這些組件會導(dǎo)致需要考慮云的攻擊面。類似于數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)架構(gòu)視圖是計算和存儲資源的聚合，云是用戶按需可用的地理分散資源的聚合。用戶可以透明地訪問高度可擴展、高可用性、高度可靠的資源和服務(wù)虛擬化，與資源位置和資源組合無關(guān)。用戶將感興趣的操作屬性（稱為服務(wù)級別目標(biāo)）指定為（a）性能規(guī)范，（b）可靠性，（c）復(fù)制和隔離特征作為類型和VM的數(shù)量，（d）延遲，（e）作為計算或通信級別的加密級別/程度和其他機制的安全性，以及（f）交付的成本參數(shù)或未以稱為服務(wù)水平協(xié)議的合同形式提供服務(wù)。資源的確切組成、位置或整理聚合資源的機制對用戶是透明的。云的功能塊包括身份驗證、訪問控制、準(zhǔn)入控制、資源代理、VM調(diào)用、調(diào)度程序、監(jiān)視器、重新配置機制、負(fù)載均衡器、PaaS和IaaS范式下的通信基礎(chǔ)設(shè)施、用戶界面、存儲和許多其他功能。這些功能塊、物理云資源以及它們之間的接口直接構(gòu)成了云的攻擊面。
客戶端-服務(wù)器模型
資源組，其中一組專用實體（服務(wù)器-服務(wù)提供商）提供指定的服務(wù)（例如，Web服務(wù)-文件系統(tǒng)服務(wù)器、名稱服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)挖掘者、網(wǎng)絡(luò)爬蟲等）到一組數(shù)據(jù)使用者（客戶端）。通信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（如公共Internet、本地網(wǎng)絡(luò)或其組合）將服務(wù)器鏈接到客戶端。這可以是整體式、分層或分層的。復(fù)制服務(wù)器和客戶端以提供特征性的集體分布式服務(wù)或容錯。請注意，我們將客戶端-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)稱為資源平臺或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，而不是客戶端-服務(wù)器服務(wù)本身?？蛻舳?服務(wù)器基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的功能派生自使用客戶端-服務(wù)器模型的服務(wù)規(guī)范和必要的協(xié)調(diào)架構(gòu)在它下面。
可攻擊性對資源協(xié)調(diào)的影響（和緩解方法）
我們現(xiàn)在概述了云的一些示例場景，盡管它們同樣適用于客戶端-服務(wù)器和其他資源模型。讀者可以參考[71，72]，以對云中的安全性和功能問題進行有見地的討論。
- 資源泄露：此類攻擊會影響基本資源的可用性。
緩解：可以使用訪問控制方案（包括防火墻）來限制對服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)資源的外部訪問，從而獲得保護。為授予權(quán)限設(shè)置了授權(quán)流程以及驗證實際訪問權(quán)限的訪問控制機制[73]。其他資源保護方法包括沙盒資源或具有執(zhí)行協(xié)調(diào)處理的防篡改可信計算庫（TCB）[2，3]并強制實施資源訪問。雖然資源類主要考慮對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的攻擊，但靜態(tài)或動態(tài)數(shù)據(jù)（如數(shù)據(jù)存儲設(shè)施中）也可以被視為資源。因此，可以使用加密等技術(shù)對其進行保護。由于分布式服務(wù)的規(guī)范包括對提供服務(wù)的數(shù)據(jù)的使用正常和異常行為的規(guī)范，此保護被視為在服務(wù)類下。
資源攻擊的其他表現(xiàn)形式（包括通信通道）旨在對資源（和覆蓋服務(wù)）進行分區(qū)。此處的含義是資源的可用性和服務(wù)完整性。
- 訪問/準(zhǔn)入控制泄露：這包括偽裝、欺騙和ID管理攻擊的廣泛類別。對資源的影響是可用性，盡管數(shù)據(jù)/服務(wù)的完整性和機密性都會受到影響。在發(fā)生DoS攻擊的情況下，后果取決于資源可用性。
緩解：入侵檢測系統(tǒng)（IDS）構(gòu)成了典型的緩解方法。這些由定期或隨機ID身份驗證查詢補充。系統(tǒng)狀態(tài)的定期檢查用于建立ID的健全性。
- VM的入侵：典型的表現(xiàn)是通過隱蔽通道攻擊或側(cè)信道攻擊或類似攻擊從VM泄漏信息。其后果是違反了VM預(yù)配的服務(wù)的完整性和機密性。
緩解：需要考慮三個方面：泄漏的檢測、泄漏發(fā)生的系統(tǒng)級別以及泄漏的處理。污點分析是一種強大的數(shù)據(jù)級別檢測技術(shù)。由于隱蔽/側(cè)信道攻擊通常發(fā)生在硬件級別并受到調(diào)度程序的影響，因此使用采用硬件性能計數(shù)器的檢測器是一種常用的技術(shù)。VM泄露的系統(tǒng)級處理通常從收緊信任假設(shè)的規(guī)范并使用分析、正式或?qū)嶒瀴毫夹g(shù)驗證它們是否得到維護的級別開始。虛擬機管理程序通常用于強制實施VM操作。
調(diào)度程序的危害：這種攻擊有兩種表現(xiàn)形式。當(dāng)計劃程序受到影響并導(dǎo)致異常任務(wù)或資源分配時，可以通過Access檢測此類偏差（在不正確的資源分配上）控制。在惡意接管調(diào)度程序的情況下，系統(tǒng)狀態(tài)或資源任務(wù)綁定之間可能導(dǎo)致的不一致可以通過協(xié)調(diào)架構(gòu)進行過濾，協(xié)調(diào)架構(gòu)的工作是保持一致的狀態(tài)。此類攻擊通常會影響可用性和完整性。保密性不被破壞。
緩解：如攻擊描述中所述，訪問控制和協(xié)調(diào)構(gòu)造用于檢查系統(tǒng)狀態(tài)的一致性，以發(fā)現(xiàn)與合法或允許的資源分配集不匹配。這可用于識別調(diào)度程序的損壞。
- 代理泄露：在云資源管理器/代理或云間代理中，這種情況主要影響資源可用性。
緩解：此處使用類似于計劃程序泄露緩解的方法。如果備份代理是設(shè)計的一部分，那就是典型的回退，否則，系統(tǒng)停止通常是解決方案。
- 溝通妥協(xié)：由于溝通是實現(xiàn)資源協(xié)調(diào)的核心功能，這對保持協(xié)調(diào)的資源有很強的影響，并直接影響可用性。隨之而來的無法支持復(fù)制、資源到任務(wù)分配等，從根本上損害了系統(tǒng)的功能。
緩解：網(wǎng)絡(luò)安全CyBOK知識領(lǐng)域[10]中介紹了各種通信保護技術(shù)。其中包括重試、基于ACK/NACK的方案、加密安全通道等。
- 監(jiān)控和記帳方面的妥協(xié)：如果有關(guān)系統(tǒng)和/或服務(wù)狀態(tài)的信息不正確，這可能會導(dǎo)致機密性、完整性和可用性受到損害。
緩解：狀態(tài)一致性方案是此處使用的典型機制。值得一提的是，第4節(jié)和第4.4節(jié)中提出的復(fù)制和協(xié)調(diào)概念構(gòu)成了緩解方法的基礎(chǔ)。復(fù)制管理的真正目的是獲得一致的系統(tǒng)狀態(tài)以規(guī)避中斷。
當(dāng)前標(biāo)題：分布式系統(tǒng)安全之?資源協(xié)調(diào)類–基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)視圖
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