作者：ROBERT DAY，LOUISE FUNKE

在云中存儲(chǔ)、訪問(wèn)和傳播軍事數(shù)據(jù)時(shí)，首要考慮因素包括安全性、數(shù)據(jù)可靠性和冗余以及數(shù)據(jù)位置。好消息是，當(dāng)安全虛擬化與分布式云計(jì)算方案配對(duì)時(shí)，可以交付這些。

雖然云計(jì)算的承諾，其低成本和通過(guò)效用計(jì)算和存儲(chǔ)改進(jìn)的訪問(wèn)，非常有吸引力，但對(duì)于擁有高度敏感數(shù)據(jù)的用戶來(lái)說(shuō)，目前很難實(shí)現(xiàn)。

考慮一個(gè)戰(zhàn)斗人員的情況，他已經(jīng)確定了必須報(bào)告的威脅。作戰(zhàn)人員將數(shù)據(jù)直接發(fā)送回他的指揮部，其他人可以使用它來(lái)采取行動(dòng)并防止傷亡。數(shù)據(jù)發(fā)送后不久，戰(zhàn)士受傷。一名軍醫(yī)掃描了戰(zhàn)士的狗牌并訪問(wèn)了他的病史。醫(yī)生穩(wěn)定了他，并輸入了幾個(gè)關(guān)鍵醫(yī)療問(wèn)題的答案，以便在運(yùn)輸后進(jìn)行及時(shí)有效的治療。在對(duì)作戰(zhàn)人員進(jìn)行治療的同時(shí)，對(duì)他之前發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，并制定了戰(zhàn)術(shù)計(jì)劃。在數(shù)百英里外的一艘航母上，飛行員正在了解他們的目標(biāo)。

上述情況成功的關(guān)鍵不僅在于軍事人員獲取和輸入數(shù)據(jù)的方式，還在于如何在不損害信息安全的情況下存儲(chǔ)信息并將其傳達(dá)給有關(guān)各方。當(dāng)今的軍隊(duì)正在努力為作戰(zhàn)人員提供有用的、可操作的數(shù)據(jù)，并為他們提供捕獲和報(bào)告關(guān)鍵數(shù)據(jù)的工具。從本質(zhì)上講，正在努力將數(shù)據(jù)訪問(wèn)推到可以最有效地使用數(shù)據(jù)的前端。在前線，從作戰(zhàn)人員和傳感器也啟用了數(shù)據(jù)捕獲，以獲得最新和有用的數(shù)據(jù)。

推進(jìn)這種方法的一種自然方法是通過(guò)某種形式的非公共云。云方法（無(wú)論是私有云、社區(qū)還是混合云）都將提供許多好處，包括顯著節(jié)省成本和提高軍事組織的敏捷性。然而，如今使用當(dāng)前的云技術(shù)部署這些戰(zhàn)術(shù)解決方案存在多重挑戰(zhàn)。但是，用于安全虛擬化的分布式計(jì)算方法為圍繞數(shù)據(jù)的安全性、可靠性和在軍方云計(jì)算環(huán)境中的位置問(wèn)題提供了一種可行的解決方案。

風(fēng)暴愈演愈烈：云中的安全性

安全性仍然是使用云的最大問(wèn)題，即使對(duì)于私有云和社區(qū)云也是如此。提出的問(wèn)題包括：

如果我們所有的關(guān)鍵數(shù)據(jù)都在云中，那么對(duì)于黑客來(lái)說(shuō)，這不是一個(gè)更具誘惑力、目標(biāo)豐富的環(huán)境嗎？

由于關(guān)鍵數(shù)據(jù)在云中，如果云環(huán)境受到自然或人為災(zāi)難的影響，會(huì)發(fā)生什么情況？

我們?nèi)绾卫迷频某杀竟?jié)約，同時(shí)仍然保持?jǐn)?shù)據(jù)分類(lèi)（未分類(lèi)、機(jī)密和絕密）之間所需的分離？

好消息是，通過(guò)高度安全的虛擬化和分布式計(jì)算的創(chuàng)造性組合，已經(jīng)有技術(shù)可以解決這些問(wèn)題。

雖然所有數(shù)據(jù)都可能“在云中”，但這并不意味著它需要保存在一個(gè)位置，無(wú)論是物理的還是虛擬的。降低私有云攻擊足跡的一種方法是使用分布式計(jì)算方法。使用分布式方法，多個(gè)物理數(shù)據(jù)中心組成云，數(shù)據(jù)分布在不同位置的服務(wù)器之間。數(shù)據(jù)不會(huì)復(fù)制到每臺(tái)服務(wù)器上，而是分片或每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的各個(gè)部分分布在管理員創(chuàng)建的冗余和位置策略指定的服務(wù)器上。由于數(shù)據(jù)并非全部位于一個(gè)位置，因此未經(jīng)授權(quán)的人員更難獲取有意義的數(shù)據(jù)。例如，可以對(duì)關(guān)鍵目標(biāo)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分片，以便目標(biāo)的 ID 位于站點(diǎn) A 的服務(wù)器上，目標(biāo)的位置位于站點(diǎn) B 的服務(wù)器上，與目標(biāo)關(guān)聯(lián)的人員位于站點(diǎn) C 的服務(wù)器上。

由于每個(gè)數(shù)據(jù)分片都位于冗余策略定義的多個(gè)位置，因此如果站點(diǎn)遇到災(zāi)難性故障，則不會(huì)丟失任何數(shù)據(jù)，用戶將能夠從其他站點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)數(shù)據(jù)。使用分布式數(shù)據(jù)方法，即使云數(shù)據(jù)中心受到攻擊并且該位置的所有數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)也知道每個(gè)數(shù)據(jù)分片的所有副本所在的位置，并且系統(tǒng)在沒(méi)有該數(shù)據(jù)中心的情況下繼續(xù)運(yùn)行。系統(tǒng)還認(rèn)識(shí)到，必須創(chuàng)建存儲(chǔ)在該數(shù)據(jù)中心的分片的其他副本，以遵守冗余策略。例如，作戰(zhàn)人員輸入的目標(biāo)數(shù)據(jù)可能已存儲(chǔ)在附近的云服務(wù)器或節(jié)點(diǎn)中。如果該節(jié)點(diǎn)在此不久被銷(xiāo)毀，則目標(biāo)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，因?yàn)樵谳斎霐?shù)據(jù)后會(huì)立即創(chuàng)建副本并將其存儲(chǔ)在多個(gè)服務(wù)器上。

雖然分布式計(jì)算提高了基于云的數(shù)據(jù)的安全性，但需要一種超安全的虛擬化技術(shù)來(lái)充分實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的成本節(jié)約以及在單個(gè)系統(tǒng)上托管多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能力。創(chuàng)建安全軟件虛擬化是為了滿足戰(zhàn)術(shù)軍事系統(tǒng)的需求，這些系統(tǒng)需要以不同安全級(jí)別運(yùn)行的信息和應(yīng)用程序在單個(gè)硬件平臺(tái)上安全共存。這消除了對(duì)多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行昂貴部署的需要，以促進(jìn)戰(zhàn)場(chǎng)上不同部隊(duì)或不同情報(bào)水平的通信和信息。

虛擬化已成為遷移到云的主要使能技術(shù)，它允許多個(gè)應(yīng)用程序共同駐留在單個(gè)服務(wù)器平臺(tái)上，并有效地向連接到它的客戶端提供不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序。尺寸、重量、功耗和成本 （SWaP-C） 通常通過(guò)虛擬化系統(tǒng)得到改善，這在現(xiàn)場(chǎng)部署中至關(guān)重要。但是，在典型的虛擬化系統(tǒng)中，內(nèi)存和設(shè)備的大部分虛擬化都保存在相同的虛擬機(jī)管理程序代碼中;因此，任何違反該代碼的行為都可以訪問(wèn)該物理系統(tǒng)上的所有內(nèi)存和設(shè)備。

顯然，這種方法不夠安全，無(wú)法允許不同類(lèi)型或級(jí)別的敏感信息駐留在單個(gè)系統(tǒng)上。通過(guò)使用安全虛擬化（參見(jiàn)側(cè)欄），內(nèi)存和設(shè)備的真正分離是關(guān)鍵，并允許不同的應(yīng)用程序安全地共存。在我們的示例中，航空母艦對(duì)計(jì)算系統(tǒng)有空間限制，這有利于在同一系統(tǒng)上具有多個(gè)安全分類(lèi)的應(yīng)用程序的能力。絕密目標(biāo)信息可以安全地與作戰(zhàn)人員的醫(yī)療數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一系統(tǒng)上，因?yàn)樗鼈兪峭耆珓澐值摹?/p>

在安全性之后，考慮遷移到云的軍事組織的下一個(gè)主要問(wèn)題是彈性。云計(jì)算提供了更大的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)可用性的潛力，但也涉及新的風(fēng)險(xiǎn)，如商業(yè)部門(mén)的頻繁中斷所見(jiàn)。在過(guò)去幾年中，影響大量用戶的幾次多日中斷已經(jīng)廣為人知。顯然，戰(zhàn)術(shù)軍事云需要非常高的可用性。在我們的例子中，在需要時(shí)無(wú)法獲得目標(biāo)信息或作戰(zhàn)人員醫(yī)療數(shù)據(jù)是不可接受的。

在系統(tǒng)可靠性方面，應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的分布式方法可在云中實(shí)現(xiàn)高可用性和彈性。代替典型的集中式應(yīng)用程序基礎(chǔ)架構(gòu)堆棧（存儲(chǔ)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)和負(fù)載平衡），這些功能由可能部署在云中的相同節(jié)點(diǎn)（無(wú)論是私有節(jié)點(diǎn)還是社區(qū)節(jié)點(diǎn)）協(xié)作提供。

通過(guò)這種設(shè)計(jì)，應(yīng)用程序基礎(chǔ)架構(gòu)可以放置在全球任何需要的地方，使移動(dòng)部署（如船舶或車(chē)輛）以及靠近前方的位置能夠獲得云的優(yōu)勢(shì)。擴(kuò)展系統(tǒng)就像在需要的地方添加節(jié)點(diǎn)一樣簡(jiǎn)單。

這種系統(tǒng)的“大腦”，即地理上分散的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，駐留在多個(gè)位置，提供類(lèi)似本地的應(yīng)用程序性能，但作為一個(gè)實(shí)體運(yùn)行。包含作戰(zhàn)人員病史的數(shù)據(jù)庫(kù)可以從這種方法中受益。即使信息在地理上分散，其顯示和行為就好像是從集中式數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行處理一樣。處理是實(shí)時(shí)的，滿足原子性、一致性、隔離性、耐用性 （ACID） 保證。節(jié)點(diǎn)沒(méi)有主動(dòng)-被動(dòng)概念;所有節(jié)點(diǎn)都是平等的，沒(méi)有“主節(jié)點(diǎn)”。

由于數(shù)據(jù)基于策略跨節(jié)點(diǎn)冗余存儲(chǔ)，因此如果節(jié)點(diǎn)或站點(diǎn)發(fā)生故障，系統(tǒng)可以繼續(xù)處理，同時(shí)自動(dòng)重建冗余。自我修復(fù)架構(gòu)可識(shí)別可能出現(xiàn)的問(wèn)題并自動(dòng)調(diào)整以防止服務(wù)中斷。例如，如果戰(zhàn)士通常訪問(wèn)的節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，他將自動(dòng)重定向到系統(tǒng)中的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

此外，由于所有節(jié)點(diǎn)都以彈性方式提供所需的應(yīng)用程序服務(wù)，因此組織不再需要設(shè)置和維護(hù)專(zhuān)用故障轉(zhuǎn)移站點(diǎn)。沒(méi)有資源是專(zhuān)門(mén)用于災(zāi)難恢復(fù)的;相反，剩余資源用于滿足應(yīng)用程序需求的增長(zhǎng)并提高應(yīng)用程序用戶的性能。冗余部署資源時(shí)，故障不會(huì)導(dǎo)致中斷，并且實(shí)現(xiàn)了 5-9 的可用性。結(jié)果是，精心設(shè)計(jì)的軍事云可以具有令人難以置信的彈性和高可用性。

位置，位置，云數(shù)據(jù)的位置

對(duì)于考慮云解決方案的軍事組織來(lái)說(shuō)，另一個(gè)障礙是目前控制云中數(shù)據(jù)位置的能力有限。某些 DoD 組織可能需要能夠限制數(shù)據(jù)的位置。例如，聯(lián)軍共享的數(shù)據(jù)可能屬于同一分類(lèi)，但每個(gè)聯(lián)軍伙伴可能都有不應(yīng)離開(kāi)其設(shè)施的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)治理必須是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序系統(tǒng)的組成部分，以降低與合規(guī)性管理相關(guān)的成本和風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)據(jù)位置策略允許管理員建立可以或不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的規(guī)則。

例如，通過(guò)建立位置策略規(guī)則，管理員可以指定某些表或表的某些部分必須或不得存儲(chǔ)在不同的位置。如果關(guān)鍵數(shù)據(jù)必須僅存儲(chǔ)在特定區(qū)域，或者可能不會(huì)存儲(chǔ)在物理安全性較差的位置，管理員可以查明這些限制。還可以設(shè)計(jì)策略，以便在創(chuàng)建和更新數(shù)據(jù)時(shí)強(qiáng)制執(zhí)行數(shù)據(jù)規(guī)則，確保系統(tǒng)始終符合既定策略。

部署選項(xiàng)

如果同時(shí)規(guī)劃私有云和社區(qū)云，則數(shù)據(jù)最初可能部署在私有云上。隨著社區(qū)成員對(duì)安全和策略措施感到滿意，數(shù)據(jù)可以移動(dòng)到社區(qū)云中，在那里可以共享數(shù)據(jù)。更保守的方法是從本地節(jié)點(diǎn)和私有云節(jié)點(diǎn)的混合開(kāi)始，隨著對(duì)云基礎(chǔ)架構(gòu)的信心增長(zhǎng)，將數(shù)據(jù)遷移到私有云，最后酌情遷移到社區(qū)云。

安全虛擬化支持基于云的系統(tǒng)

當(dāng)分布式數(shù)據(jù)技術(shù)提供的彈性和數(shù)據(jù)管轄權(quán)與安全虛擬化相結(jié)合時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)基于云的方法的真正規(guī)模經(jīng)濟(jì)。虛擬化對(duì)于成功的云部署至關(guān)重要，尤其是在現(xiàn)場(chǎng)托管環(huán)境中的云部署中，因?yàn)槊看尾渴鸲紩?huì)減少 SWaP-C。但是，需要安全的虛擬化才能使基于云的系統(tǒng)能夠處理敏感數(shù)據(jù)。安全虛擬化平臺(tái)提供的額外劃分允許在單個(gè)硬件平臺(tái)上以不同的安全分類(lèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)。

安全虛擬化以及數(shù)據(jù)位置控制和高可用性是支持多種數(shù)據(jù)分類(lèi)的關(guān)鍵任務(wù)軍事部署。旨在保護(hù)此類(lèi)戰(zhàn)術(shù)軍事環(huán)境的敏感數(shù)據(jù)的云解決方案現(xiàn)在可以在分布式計(jì)算環(huán)境中使用安全虛擬化來(lái)實(shí)現(xiàn)。

審核編輯：郭婷