210、云环境中的威胁模型与攻击-优快云博客

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云环境中的威胁模型与攻击

1 引言

云安全已成为全球关注的重要领域，在学术界和工业界广泛讨论。一方面，云资源的共享和分布使得攻击者更容易针对云组件进行攻击；另一方面，云的多租户特性使得开发者难以设计确保服务安全和隐私的安全模型。虽然租户的安全工具可以处理某些虚拟机级别的攻击，但仍有许多高级攻击可以突破这些安全工具。

云计算的快速发展带来了前所未有的便利和灵活性，但也伴随着新的安全挑战。云环境中的威胁模型与攻击方式多种多样，理解这些威胁并采取相应的防护措施是确保云安全的关键。

2 高级攻击

2.1 内部人员攻击

内部人员攻击是指由云服务提供商（CSP）内部员工发起的攻击。这些员工可能拥有较高的权限，可以直接访问云资源。如果这些内部人员变成恶意用户，他们可以滥用权限，访问、篡改或泄露用户数据。例如，云管理员可以故意滥用其权限，访问运行在云中的虚拟机，泄露或修改用户数据。

攻击类型	描述
内部人员攻击	由云服务提供商内部员工发起的攻击，可能滥用权限访问、篡改或泄露用户数据。
恶意管理员	云管理员故意滥用权限，访问运行在云中的虚拟机，泄露或修改用户数据。

2.1.1 高权限内部人员

高权限内部人员如云管理员和云服务提供商的员工是最大的威胁之一。他们拥有对所有云资源的最高权限。如果这些内部人员变为恶意用户，他们可以故意滥用权限，访问任何运行在云中的虚拟机，泄露或修改用户数据。由于缺乏完全透明度，管理员还可以向虚拟机用户展示虚假的良好配置，导致更高的计算或资源使用费用。用户的凭据也可以与未经授权的用户共享，以获取敏感信息。

2.1.2 中等权限内部人员

拥有中等权限的内部人员包括云开发人员、云系统工程师、云网络工程师、云产品经理和其他云团队的技术员工。恶意员工可能会泄露在其权限范围内的客户数据给第三方资源。最高级别的抽象对云活动对外部人员是可见的，恶意员工可以利用这一特性进行攻击。

2.2 外部人员攻击

外部人员攻击是指由非云服务提供商的人员发起的攻击。这些攻击者可以通过互联网访问云服务，利用各种漏洞发起攻击。例如，攻击者可以创建云服务提供商的钓鱼网站，收集合法用户的信用卡详情，造成经济损失。合法用户与云服务器之间交换的网络流量可以被外部黑客窃听和操纵。云服务提供商的网站可能容易受到各种网络攻击（如SQL注入攻击和跨站脚本攻击（XSS）等），这引起了对安全性的强烈关注。

攻击类型	描述
外部人员攻击	由非云服务提供商的人员发起的攻击，通过互联网访问云服务，利用各种漏洞发起攻击。
钓鱼攻击	创建云服务提供商的钓鱼网站，收集合法用户的信用卡详情，造成经济损失。
网络流量窃听	合法用户与云服务器之间交换的网络流量被外部黑客窃听和操纵。

2.3 攻击面与攻击场景

在威胁模型中，圆圈符号用来表示源的开始，箭头用来表示目标/受害者机器。“从源到目标”的表示描绘了各种攻击面，并使用编号的线条来展示。以下是几个典型的攻击场景：

场景 1

攻击者通过钓鱼网站收集合法用户的信用卡信息，造成经济损失。攻击者可以创建一个假冒的云服务提供商网站，诱骗用户输入其信用卡信息。

场景 2

外部黑客通过网络流量窃听和操纵，获取合法用户的敏感信息。攻击者可以在合法用户与云服务器之间建立中间人攻击（MITM），拦截和篡改通信数据。

graph TD;
    A[用户] --> B[钓鱼网站];
    B --> C[攻击者];
    D[合法用户] --> E[云服务器];
    F[外部黑客] --> G[网络流量];
    G --> H[敏感信息];

3 威胁模型

威胁模型用于说明和理解在云环境中容易成为目标的资产。它还有助于理解云中各种攻击面，这些攻击面可能被攻击者利用。在本节中，详细讨论了各种攻击实体、攻击面和攻击场景。

3.1 攻击实体类型

为了利用云计算的好处，用户/企业必须将他们的应用程序迁移到云上。一旦将本地应用程序迁移到云上，用户就失去了对数据的物理控制。应用程序现在部署在开放的计算环境中，可能会暴露于各种攻击。了解攻击者以及他们如何攻击是至关重要的，这样就可以提前采取预防措施。

3.1.1 内部人员

内部人员是组织的人，可能是管理员、所有者、员工和工作人员等。内部人员可能直接拥有对资源的物理访问权，或者可能与拥有物理访问权的组织其他员工有联系（间接地）。内部人员可以是与CSP（云服务提供商）组织有关联的外部人员，例如，那些注册了云服务并使用/不使用云服务的人，以及那些没有注册到CSP组织的人。

3.1.2 外部人员

外部人员是指与云服务提供商无关的人员，包括注册用户和未注册用户。外部人员可以通过互联网访问云服务，利用各种漏洞发起攻击。例如，攻击者可以创建云服务提供商的钓鱼网站，收集合法用户的信用卡详情，造成经济损失。合法用户与云服务器之间交换的网络流量可以被外部黑客窃听和操纵。云服务提供商的网站可能容易受到各种网络攻击（如SQL注入攻击和跨站脚本攻击（XSS）等），这引起了对安全性的强烈关注。

3.2 攻击面

攻击面是指攻击者可以利用的漏洞或弱点。云环境中的攻击面包括但不限于以下几个方面：

应用层攻击面 ：包括Web应用程序、Web浏览器和应用层协议等中的漏洞和威胁。
网络层攻击面 ：包括网络层协议、网络服务器、网络应用程序和服务以及任何通过网络进行的攻击研究的安全漏洞。
虚拟化层攻击面 ：包括虚拟机和虚拟机监控器（VMM）中的漏洞和威胁。
数据存储层攻击面 ：包括存储层攻击和可以被攻击者利用的漏洞。
加密密钥管理攻击面 ：包括密钥管理方案及其局限性。
身份管理和基于角色的访问控制攻击面 ：包括客户身份方案中的漏洞和授予资源的权限。
服务水平协议（SLA）和信任层攻击面 ：包括实现中的缺陷。
审计、治理和监管合规攻击面 ：包括不当实现可能导致严重安全漏洞。
云和CSP迁移层攻击面 ：包括与各种服务相关的攻击面。

graph TD;
    A[攻击面] --> B[应用层攻击面];
    A --> C[网络层攻击面];
    A --> D[虚拟化层攻击面];
    A --> E[数据存储层攻击面];
    A --> F[加密密钥管理攻击面];
    A --> G[身份管理和基于角色的访问控制攻击面];
    A --> H[服务水平协议（SLA）和信任层攻击面];
    A --> I[审计、治理和监管合规攻击面];
    A --> J[云和CSP迁移层攻击面];

以上是云环境中的威胁模型与攻击的第一部分内容，涵盖了引言、高级攻击、威胁模型及其相关攻击面。接下来将深入探讨具体的攻击工具和技术，以及如何应对这些威胁。

4 攻击工具与技术

4.1 攻击工具分类

为了更好地理解和应对云环境中的攻击，有必要对攻击工具进行分类。根据攻击工具所利用的漏洞，可以将其分为虚拟机层（VM-level）、虚拟机监控器层（VMM-level）和网络层（network-level）的攻击工具。

4.1.1 虚拟机层攻击工具

虚拟机层攻击工具主要针对虚拟机操作系统及其应用程序。这些工具可以穿透应用层，引发恶意活动。例如，蠕虫、木马和病毒等工具可以感染虚拟机中的应用程序，进而对整个系统造成威胁。

攻击工具	描述
蠕虫	自动复制并传播的恶意软件，感染虚拟机中的应用程序。
木马	伪装成合法软件，但实际上包含恶意代码。
病毒	依附于合法程序，当程序运行时激活，感染其他文件或系统。

4.1.2 虚拟机监控器层攻击工具

虚拟机监控器层攻击工具主要针对虚拟机监控器（VMM），即虚拟化层。这些工具可以通过攻击VMM来控制整个虚拟化环境。例如，Blue Pill和Subvirt Pill等工具可以攻击VMM，导致操作系统级别的干扰。

攻击工具	描述
Blue Pill	通过攻击VMM，执行超控（hyper-jacking），在操作系统层面上造成干扰。
Subvirt Pill	类似于Blue Pill，通过攻击VMM来控制虚拟化环境。

4.1.3 网络层攻击工具

网络层攻击工具主要针对云环境中的网络组件。这些工具可以中断网络服务，窃取私有数据或信息。例如，XOIC、RUDY和DDosSIM等工具可以造成网络服务器中断，并窃取私有数据。

攻击工具	描述
XOIC	强大的网络攻击工具，可以中断网络服务，窃取私有数据。
RUDY	通过发送大量HTTP请求，使服务器资源耗尽，导致拒绝服务（DoS）。
DDosSIM	模拟分布式拒绝服务（DDoS）攻击，造成网络瘫痪。

4.2 攻击技术

为了更好地理解云环境中的攻击技术，我们需要了解一些常见的攻击手段。以下是几种常见的攻击技术：

4.2.1 跨站脚本攻击（XSS）

跨站脚本攻击（XSS）是一种常见的Web攻击技术，攻击者通过注入恶意脚本代码，使其在受害者的浏览器中执行。这种攻击可以窃取用户会话信息，甚至完全控制受害者的浏览器。

graph TD;
    A[攻击者] --> B[注入恶意脚本];
    B --> C[受害者浏览器];
    C --> D[执行恶意脚本];
    D --> E[窃取用户会话信息];

4.2.2 SQL注入攻击

SQL注入攻击是一种通过在SQL查询中插入恶意代码，从而操控数据库的攻击技术。这种攻击可以读取、修改或删除数据库中的数据，甚至控制整个数据库系统。

graph TD;
    A[攻击者] --> B[注入恶意SQL代码];
    B --> C[数据库];
    C --> D[读取、修改或删除数据];
    D --> E[控制数据库系统];

4.2.3 分布式拒绝服务攻击（DDoS）

分布式拒绝服务攻击（DDoS）是一种通过大量请求淹没目标服务器，导致其无法正常提供服务的攻击技术。这种攻击可以导致服务器资源耗尽，甚至崩溃。

graph TD;
    A[攻击者] --> B[发送大量请求];
    B --> C[目标服务器];
    C --> D[资源耗尽];
    D --> E[无法提供服务];

5 防护措施

面对云环境中的各种威胁和攻击，采取有效的防护措施至关重要。以下是几种常见的防护措施：

5.1 网络安全防护

网络安全防护是确保云环境安全的重要环节。通过采用不同的预防措施，可以有效保护网络免受各种安全威胁。网络安全防护主要在三个层面进行：物理层面、技术层面和管理员层面。

物理层面 ：确保物理设备的安全，防止未经授权的访问。
技术层面 ：采用防火墙、入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS）等技术手段，防止网络攻击。
管理员层面 ：制定严格的访问控制策略，确保只有授权人员才能访问关键资源。

5.2 虚拟机安全防护

虚拟机安全防护是确保云环境中虚拟机安全的重要环节。通过采用不同的安全工具和技术，可以有效防止虚拟机受到攻击。虚拟机安全防护主要在两个层面进行：虚拟机层和虚拟机监控器层。

虚拟机层 ：采用Prowler、Security Monkey和Cloud Inquisitor等工具，防止攻击者破坏虚拟机中的应用程序。
虚拟机监控器层 ：采用LibVMI、Drakvuf和Nitro等工具，防止攻击者通过攻击VMM来控制虚拟化环境。

5.3 数据安全防护

数据安全防护是确保云环境中数据安全的重要环节。通过采用不同的加密技术和访问控制策略，可以有效保护数据免受攻击。数据安全防护主要在以下几个方面进行：

数据加密 ：采用对称加密和非对称加密技术，确保数据在传输和存储过程中的安全性。
访问控制 ：采用基于角色的访问控制（RBAC）和最小权限原则，确保只有授权人员才能访问敏感数据。
备份与恢复 ：定期备份数据，并制定灾难恢复计划，确保数据在遭受攻击后能够快速恢复。

6 结论

云环境中的威胁模型与攻击方式多种多样，理解这些威胁并采取相应的防护措施是确保云安全的关键。通过深入了解内部人员和外部人员的攻击手段，以及常见的攻击工具和技术，我们可以更好地应对云环境中的各种威胁。同时，采取有效的防护措施，如网络安全防护、虚拟机安全防护和数据安全防护，可以有效提升云环境的安全性。

总之，云安全是一个复杂且不断发展的领域，需要持续关注和改进。通过不断学习和应用最新的安全技术和防护措施，我们可以更好地保护云环境中的各种资源，确保其安全可靠地运行。

以上是云环境中的威胁模型与攻击的第二部分内容，涵盖了攻击工具与技术、防护措施等方面。通过深入探讨这些内容，希望能够帮助读者更好地理解和应对云环境中的安全威胁。