云計(jì)算三大亟解難題
　　在走向市場化的過程中，云計(jì)算在安全性、性能和可用性方面呈現(xiàn)出了一些問題。這些問題的解決，要依靠更加先進(jìn)的技術(shù)手段和對云計(jì)算的更深層次研究來解決。這些問題的解決過程中，云計(jì)算的市場地位將逐步得到確定。
　　云計(jì)算的安全問題
　　《適合于新時(shí)代的新安全模式》認(rèn)為云計(jì)算安全改變了一切。云計(jì)算的可擴(kuò)展性依賴于共享以前從來沒有共享過資源，迫切要求一套新的最優(yōu)安全方法。
　　云安全聯(lián)盟(CSA)對于組織部署云計(jì)算資源提出了一些需要關(guān)注的關(guān)鍵IT操作領(lǐng)域：治理和企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評估，法律和合同問題，電子發(fā)現(xiàn)的程序，合規(guī)性和審計(jì)，信息生命周期管理，可攜帶和互操作性，業(yè)務(wù)連續(xù)性和災(zāi)難恢復(fù)，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營，事件響應(yīng)、通知和補(bǔ)救，應(yīng)用安全，加密和密鑰管理，身份和訪問管理，存儲(chǔ)器操作，虛擬操作。
　　在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心內(nèi)，圍繞需要保護(hù)的基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)構(gòu)建穩(wěn)定的邊界，在適當(dāng)?shù)奈恢每梢园仓霉芾沓绦蚝涂刂�。由于組織能夠控制其服務(wù)器的位置并且利用全部物理硬件，這種部署比較容易管理。然而，在云中，由于應(yīng)用動(dòng)態(tài)地遷移并且組織與第三者共享同一個(gè)遠(yuǎn)程安置的物理硬件，邊界變得模糊并且減弱了對安全的控制。
　　云不使用專用虛擬網(wǎng)(VPN)技術(shù)。這意味著匿名攻擊可以像任何系統(tǒng)的合法用戶或管理人員那樣訪問連接點(diǎn)。在傳統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境中，只有少數(shù)服務(wù)器可接入互聯(lián)網(wǎng)。在云計(jì)算環(huán)境中，大多數(shù)服務(wù)器可接入互聯(lián)網(wǎng)，這顯然擴(kuò)大了攻擊面。在云中，多租賃意味著多個(gè)不同的個(gè)別終端用戶群體共享相同的服務(wù)和/或資源。這些共享的環(huán)境在一個(gè)用戶的資源堆內(nèi)具有特殊的風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)隱現(xiàn)于共享該云的群體將會(huì)有意或無意地訪問彼此的私有數(shù)據(jù)。特別是在基于IaaS的云中，安全研究者發(fā)現(xiàn)了在舊系統(tǒng)中不存在的全新漏洞。由于云消費(fèi)者的數(shù)據(jù)存放在公共的存儲(chǔ)器硬件中，松懈的管理或惡意攻擊可能危及其安全。在云中，由于應(yīng)用的邊界是動(dòng)態(tài)變化的，隨著應(yīng)用在云中的隨機(jī)遷移，安全方案也必須是動(dòng)態(tài)和虛擬的，即實(shí)現(xiàn)按需安全。
　　沒有位置特異性有利于云服務(wù)的廣泛可用性。然而無論用戶或云供應(yīng)商或者兩者都不可能直接確認(rèn)在特定云中計(jì)算資源的詳細(xì)位置。在安全防衛(wèi)者甚至不知道數(shù)據(jù)在什么地方的時(shí)候，設(shè)想他們?nèi)绾伪Ｗo(hù)數(shù)據(jù)?云供應(yīng)商能夠如何識(shí)別用戶的數(shù)據(jù)(為了法律和其它目的)?如果用戶退出云方案，云供應(yīng)商如何安全地抹去用戶的數(shù)據(jù)?云計(jì)算的公營性質(zhì)嚴(yán)重地影響到數(shù)據(jù)的隱私和機(jī)密性。云數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)于純文本中，并且?guī)缀鯖]有公司完全了解其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所擁有的敏感級(jí)別。數(shù)據(jù)損失和泄漏是云中最嚴(yán)重的安全問題之一。
　　在存儲(chǔ)和傳送數(shù)據(jù)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)始終加密數(shù)據(jù)，在存儲(chǔ)的時(shí)候使用單獨(dú)的對稱密鑰。對用戶密鑰特有的保護(hù)將需要云供應(yīng)商的一些合作。與專用硬件不同，在下列情況下將內(nèi)存緩沖區(qū)清零不可能刪除密鑰：①內(nèi)存被一個(gè)系統(tǒng)管理程序加固而使其持久地保存。②為了恢復(fù)的需要，虛擬機(jī)已經(jīng)被快照獲取。③虛擬機(jī)在連續(xù)地遷移到不同的硬件上。如何在云內(nèi)安全地使用密鑰是一個(gè)尚未解決的問題。
　　在決定如何鑒定大量的不同用戶的時(shí)候，互聯(lián)網(wǎng)的可接入性和多租賃形成挑戰(zhàn)。因?yàn)槌Ｒ?guī)的鑒定服務(wù)趨向使用共享的公共資源，資源縮放和多租賃使鑒定過程變得復(fù)雜。例如，在Active Directory中，Everyone團(tuán)體的成員能夠看見和列出所有種類資源的清單。
　　第一代云要求所有終端用戶在其數(shù)據(jù)庫中具有單獨(dú)的賬號(hào)，必須分別登錄到每個(gè)他們所具有賬號(hào)的網(wǎng)站上。很明顯，要求終端用戶為他們將來要使用的每個(gè)Web服務(wù)注冊和管理個(gè)別的登錄賬號(hào)是不切實(shí)際的。任何優(yōu)良身份元系統(tǒng)的主要原則是用戶應(yīng)該只必須出示服務(wù)和事務(wù)處理所必需暴露最少的身份信息。關(guān)于廣泛身份鑒定方案的工作仍然在進(jìn)行之中。
　　在《內(nèi)部威脅的真實(shí)程度》一書中，對3000名英國工人的調(diào)查結(jié)果顯示，37%的人曾經(jīng)與朋友和家庭共享特權(quán)的公司信息。即使58%的個(gè)人計(jì)算機(jī)與其他人共享或者至少能夠被別人訪問，21%的便攜/桌面計(jì)算機(jī)擁有者曾經(jīng)將公司的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到其個(gè)人計(jì)算機(jī)中，14%的人承認(rèn)將工作信息轉(zhuǎn)移到個(gè)人的智能手機(jī)中。82%的回答者認(rèn)為內(nèi)部威脅等于或者比由外部攻擊者對組織構(gòu)成的威脅更大。內(nèi)部安全可能是內(nèi)部人員有意或無意而造成的，也可能是內(nèi)外部勾結(jié)而進(jìn)行的惡意攻擊或竊取信息。但是，迄今為止，涉及云計(jì)算安全的文獻(xiàn)中很少討論云的內(nèi)部安全問題�！斗烙鶅�(nèi)部威脅，降低IT風(fēng)險(xiǎn)》討論了云計(jì)算、虛擬化和內(nèi)部威脅。云計(jì)算中，內(nèi)部人員不再僅僅是在防火墻之內(nèi)的職工，并且也包括為組織提供云服務(wù)的服務(wù)供應(yīng)商內(nèi)部成員，這增加了內(nèi)部威脅的復(fù)雜性。內(nèi)部威脅明顯地涉及到虛擬化，在關(guān)鍵服務(wù)器被虛擬化的時(shí)候，需要嚴(yán)格控制以限制特權(quán)用戶控制那些虛擬服務(wù)器的權(quán)利。
　　云計(jì)算的性能問題
　　Compuware公司在2010年11月對幾乎700個(gè)美國和歐洲企業(yè)進(jìn)行獨(dú)立調(diào)查，其中378個(gè)北美公司，英國、德國和法國各100個(gè)公司，并于2011年2月19日發(fā)布了《云中性能調(diào)查報(bào)告》。
　　《云中性能調(diào)查報(bào)告》認(rèn)為，云計(jì)算性能嚴(yán)重地依賴于延伸交付鏈中的每一個(gè)組成部分：數(shù)據(jù)中心、傳送網(wǎng)絡(luò)(包括互聯(lián)網(wǎng)、廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)或物理運(yùn)輸工具等)、其他服務(wù)供應(yīng)商，甚至終端用戶的設(shè)備和瀏覽器。
　　Compuware公司以前的研究清楚地證明，應(yīng)用性能和收入之間存在直接的聯(lián)系。例如，在公司網(wǎng)站頁面響應(yīng)時(shí)間接近4秒的時(shí)候，用戶越來越感到灰心;在達(dá)到6秒的時(shí)候，33%的用戶將放棄訪問頁面，并轉(zhuǎn)向競爭企業(yè)的頁面。
　　影響傳送網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間的因素包括：正在傳送的數(shù)據(jù)總量、WAN的帶寬、往返行程時(shí)間、應(yīng)用輪流的數(shù)目、同時(shí)TCP會(huì)話的數(shù)目、服務(wù)器端的延遲和客戶端的延遲。Riverbed Technology公司在《釋放云性能，使云的承諾成為現(xiàn)實(shí)》的報(bào)告中比較了IT發(fā)展的歷史，分析了網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)時(shí)間對公共云性能的影響。公共云可以或可以不“合并”，就是說，一個(gè)企業(yè)可以將其資產(chǎn)分離在其數(shù)據(jù)中心和其他人的云中，但是一些資產(chǎn)將在更遠(yuǎn)處的公共云中。將資源遷移到遠(yuǎn)離用戶會(huì)導(dǎo)致性能問題。在云供應(yīng)商方面有一個(gè)假設(shè)：如果他們管理其云內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施的性能，在云和終端用戶(無論業(yè)務(wù)用戶或IT用戶)之間的性能將不會(huì)影響技術(shù)和業(yè)務(wù)價(jià)值。這個(gè)假定是不成立的，因?yàn)樵品��?wù)將迫使用戶和其數(shù)據(jù)拉開更大的距離而導(dǎo)致更大的延遲，并影響性能。
　　《采用云的風(fēng)險(xiǎn)》指出，云服務(wù)不能擔(dān)保消費(fèi)者獲得高品質(zhì)的Web體驗(yàn)。云供應(yīng)商在跨越地理網(wǎng)站性能上展示出了遠(yuǎn)離目標(biāo)的變化，在有些重要城市，交付終端用戶的響應(yīng)時(shí)間比有些城市差不多慢10倍，許多云服務(wù)在消費(fèi)者居住的互聯(lián)網(wǎng)邊緣展示出性能問題。
　　如果假設(shè)應(yīng)用跨越云的邊界，那么這將使得數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸工作變得很復(fù)雜。亞馬遜在開發(fā)新的云端服務(wù)的過程中發(fā)現(xiàn)，發(fā)送大量數(shù)據(jù)最便宜的做法是：通過連夜送貨服務(wù)運(yùn)送磁盤，甚至整個(gè)電腦。除了廣域網(wǎng)帶寬是瓶頸外，云內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也可能是一種性能瓶頸。數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)、交換機(jī)、路由器的連接會(huì)帶來帶寬性能瓶頸。帶寬不足正是科學(xué)家們幾乎不使用云計(jì)算的原因。
　　Webtorials出版的《2010年云網(wǎng)絡(luò)報(bào)告和廣域網(wǎng)》提出沒有互聯(lián)網(wǎng)的云網(wǎng)絡(luò)。例如，一些云計(jì)算定義設(shè)想云服務(wù)總是通過互聯(lián)網(wǎng)交付。但是，互聯(lián)網(wǎng)不總是用于訪問云計(jì)算方案中最適當(dāng)?shù)倪B接服務(wù)。
　　云計(jì)算的可用性問題
　　無論消費(fèi)者或服務(wù)供應(yīng)商選擇哪種云架構(gòu)，服務(wù)的可用性都是極為重要的。
　　然而，一些專家認(rèn)為，大多數(shù)當(dāng)前關(guān)于云計(jì)算的討論未能理解，云計(jì)算模式便利的因素將要釋放洪水般巨大的計(jì)算需求。需求的釋放會(huì)給可用性帶來壓力。
　　因此，云計(jì)算的可用性是一個(gè)綜合性問題。云計(jì)算的安全、性能以及日益增長的具有新功能的應(yīng)用需求都將影響云計(jì)算的可用性。
　　根據(jù)Forrester Research的報(bào)告，在四種重要軟件行業(yè)SaaS面臨重大障礙。其中包括：操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫、內(nèi)部IT管理和數(shù)據(jù)管理的軟件、遺留和確定的過程應(yīng)用和縱向聯(lián)合的應(yīng)用，例如有價(jià)證券交易處理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)構(gòu)成所有軟件投資的40%，并且通常保持在內(nèi)部的理由是：安全考慮、現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的投資以及與其它應(yīng)用緊密結(jié)合的需要等。
　　有些軟件與硬件具有強(qiáng)烈的關(guān)聯(lián)性。例如，所安裝的操作系統(tǒng)就與本機(jī)硬件的MAC地址相關(guān)聯(lián);在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需要在內(nèi)存中堆棧的支持;并且操作系統(tǒng)需要占用許多硬件資源，包括存儲(chǔ)器和內(nèi)存。因此，如果將操作系統(tǒng)作為一種云服務(wù)，在運(yùn)行期間它可能會(huì)隨機(jī)遷移到多個(gè)云計(jì)算機(jī)上。這可能需要從結(jié)構(gòu)上對操作系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以使其與硬件無關(guān)。重新開發(fā)適合于云的操作系統(tǒng)需要巨大的投資。另外，大型操作系統(tǒng)的遷移將非常耗時(shí)，這將不僅降低云資源的可擴(kuò)展性而且也會(huì)提高云消費(fèi)者的使用費(fèi)用。最后，與操作系統(tǒng)密切相關(guān)的硬件模塊TPM也將面臨問題。操作系統(tǒng)的固有特征決定了其不可用于一種云服務(wù)。
　　為了實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的若干好處，云資源都被虛擬化，比如服務(wù)器、存儲(chǔ)器和網(wǎng)絡(luò)等。因此，在云環(huán)境中多租賃模式的應(yīng)用可能自動(dòng)地隨機(jī)選擇硬件資源。這意味著，影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵數(shù)據(jù)可能通過云網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)器之間不斷地交換和遷移。這將嚴(yán)重地影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。云計(jì)算的特征決定了其不適合于實(shí)時(shí)控制操作。
　　目前，無論在性能、價(jià)格和資源使用上，公共云計(jì)算尤其不適合于CPU密集和大存儲(chǔ)容量的應(yīng)用，似乎更適合于資源的需求存在低谷和高峰的應(yīng)用以及非關(guān)鍵服務(wù)。依據(jù)附表的數(shù)據(jù)，2008年用戶用25.6美元從亞馬遜只租用了價(jià)值1美元的CPU。因此，即使考慮供電和其它管理開銷，大數(shù)據(jù)量高性能密集計(jì)算的應(yīng)用租用公共云也顯然是不合算的。美國能源部的伯克利國家實(shí)驗(yàn)室在性能和價(jià)格方面將其在麥哲倫海峽的私有云中提供高性能計(jì)算的能源實(shí)驗(yàn)床的工作負(fù)荷與其他商用云供應(yīng)商相比較，結(jié)果顯示，亞馬遜的EC2云服務(wù)在性能上非常有競爭力，但是每CPU小時(shí)的價(jià)格是20美分，而在實(shí)驗(yàn)室的工作負(fù)荷少于每CPU小時(shí)2美分。
　　只有在公共云中使用SaaS服務(wù)模式才能實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的所有好處。因此，SaaS服務(wù)模式的發(fā)展將不可避免地成為云計(jì)算成功的試金石。《云天使——分析家關(guān)于適合于基于服務(wù)性組織SaaS ERP的觀察》認(rèn)為多租賃模式是否適合于迅速變化的組織是一個(gè)備受爭議的問題。 一個(gè)多租賃SaaS供應(yīng)商的所有用戶使用完全相同版本的系統(tǒng)，一個(gè)用戶可能希望修改應(yīng)用軟件的現(xiàn)有版本，而其他用戶可能堅(jiān)持保持現(xiàn)有版本。SaaS模式還存在用戶數(shù)據(jù)被鎖定的問題。
　　總之，理論模擬與實(shí)際的運(yùn)行結(jié)果相差很大，云計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)仍然面臨挑戰(zhàn)。預(yù)期可能帶來的好處仍然需要云計(jì)算在實(shí)踐中不斷完善才可能真正實(shí)現(xiàn)。
　　

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