本书系统介绍云计算及云安全知识。全书共12章，主要内容包括云计算概述、云计算安全问题与安全体系、云计算安全管理方法及相关模型、基础设施安全、Hypervisor安全、虚拟化安全、操作系统安全、应用安全、数据安全、云安全服务、云安全管理平台和一个典型案例。每章均提供思考题，以帮助读者总结知识点。

本书可作为高校信息安全、网络空间安全等专业的教材，也可作为网络工程、计算机技术应用培训教材，还可供网络安全运维人员、网络管理人员和对网络空间安全感兴趣的读者参考。

网络空间安全重点规划丛书编审委员会顾问委员会主任： 沈昌祥（中国工程院院士）

特别顾问： 姚期智（美国国家科学院院士、美国人文与科学院院士、中国科学院院士、“图灵奖”获得者）

何德全（中国工程院院士）蔡吉人（中国工程院院士）

方滨兴（中国工程院院士）吴建平（中国工程院院士）

王小云（中国科学院院士）管晓宏（中国科学院院士）

冯登国（中国科学院院士）王怀民（中国科学院院士）

主任： 封化民

副主任： 李建华俞能海韩臻张焕国

委员： （排名不分先后）

蔡晶晶曹珍富陈克非陈兴蜀杜瑞颖杜跃进

段海新范红高岭宫力谷大武何大可

侯整风胡爱群胡道元黄继武黄刘生荆继武

寇卫东来学嘉李晖刘建伟刘建亚马建峰

毛文波潘柱廷裴定一钱德沛秦玉海秦拯

秦志光仇保利任奎石文昌汪烈军王劲松

王军王丽娜王美琴王清贤王伟平王新梅

王育民魏建国翁健吴晓平吴云坤徐明

许进徐文渊严明杨波杨庚杨义先

于旸张功萱张红旗张宏莉张敏情张玉清

郑东周福才周世杰左英男

丛书策划： 张民21世纪是信息时代，信息已成为社会发展的重要战略资源，社会的信息化已成为当今世界发展的潮流和核心，而信息安全在信息社会中将扮演极为重要的角色，它会直接关系到国家安全、企业经营和人们的日常生活。 随着信息安全产业的快速发展，全球对信息安全人才的需求量不断增加，但我国目前信息安全人才极度匮乏，远远不能满足金融、商业、公安、军事和政府等部门的需求。要解决供需矛盾，必须加快信息安全人才的培养，以满足社会对信息安全人才的需求。为此，教育部继2001年批准在武汉大学开设信息安全本科专业之后，又批准了多所高等院校设立信息安全本科专业，而且许多高校和科研院所已设立了信息安全方向的具有硕士和博士学位授予权的学科点。

信息安全是计算机、通信、物理、数学等领域的交叉学科，对于这一新兴学科的培养模式和课程设置，各高校普遍缺乏经验，因此中国计算机学会教育专业委员会和清华大学出版社联合主办了“信息安全专业教育教学研讨会”等一系列研讨活动，并成立了“高等院校信息安全专业系列教材”编审委员会，由我国信息安全领域著名专家肖国镇教授担任编委会主任，指导“高等院校信息安全专业系列教材”的编写工作。编委会本着研究先行的指导原则，认真研讨国内外高等院校信息安全专业的教学体系和课程设置，进行了大量具有前瞻性的研究工作，而且这种研究工作将随着我国信息安全专业的发展不断深入。系列教材的作者都是既在本专业领域有深厚的学术造诣,又在教学第一线有丰富的教学经验的学者、专家。

该系列教材是我国第一套专门针对信息安全专业的教材，其特点是：

① 体系完整、结构合理、内容先进。

② 适应面广： 能够满足信息安全、计算机、通信工程等相关专业对信息安全领域课程的教材要求。

③ 立体配套： 除主教材外，还配有多媒体电子教案、习题与实验指导等。

④ 版本更新及时，紧跟科学技术的新发展。

在全力做好本版教材，满足学生用书的基础上，还经由专家的推荐和审定，遴选了一批国外信息安全领域优秀的教材加入系列教材中，以进一步满足大家对外版书的需求。“高等院校信息安全专业系列教材”已于2006年年初正式列入普通高等教育“十一五”国家级教材规划。

2007年6月，教育部高等学校信息安全类专业教学指导委员会成立大会暨第一次会议在北京胜利召开。本次会议由教育部高等学校信息安全类专业教学指导委员会主任单位北京工业大学和北京电子科技学院主办，清华大学出版社协办。教育部高等学校信息安全类专业教学指导委员会的成立对我国信息安全专业的发展起到重要的指导和推动作用。2006年教育部给武汉大学下达了“信息安全专业指导性专业规范研制”的教学科研项目。2007年起该项目由教育部高等学校信息安全类专业教学指导委员会组织实施。在高教司和教指委的指导下，项目组团结一致，努力工作，克服困难，历时5年，制定出我国第一个信息安全专业指导性专业规范，于2012年年底通过经教育部高等教育司理工科教育处授权组织的专家组评审，并且已经得到武汉大学等许多高校的实际使用。2013年，新一届教育部高等学校信息安全专业教学指导委员会成立。经组织审查和研究决定，2014年以教育部高等学校信息安全专业教学指导委员会的名义正式发布《高等学校信息安全专业指导性专业规范》（由清华大学出版社正式出版）。

2015年6月，国务院学位委员会、教育部出台增设“网络空间安全”为一级学科的决定，将高校培养网络空间安全人才提到新的高度。2016年6月，中央网络安全和信息化领导小组办公室（下文简称中央网信办）、国家发展和改革委员会、教育部、科学技术部、工业和信息化部及人力资源和社会保障部六大部门联合发布《关于加强网络安全学科建设和人才培养的意见》（中网办发文〔2016〕4号）。2019年6月，教育部高等学校网络空间安全专业教学指导委员会召开成立大会。为贯彻落实《关于加强网络安全学科建设和人才培养的意见》，进一步深化高等教育教学改革，促进网络安全学科专业建设和人才培养，促进网络空间安全相关核心课程和教材建设，在教育部高等学校网络空间安全专业教学指导委员会和中央网信办资助的网络空间安全教材建设课题组的指导下，启动了“网络空间安全重点规划丛书”的工作，由教育部高等学校网络空间安全专业教学指导委员会秘书长封化民教授担任编委会主任。本规划丛书基于“高等院校信息安全专业系列教材”坚实的工作基础和成果、阵容强大的编审委员会和优秀的作者队伍，目前已经有多本图书获得教育部和中央网信办等机构评选的“普通高等教育本科国家级规划教材”“普通高等教育精品教材”“中国大学出版社图书奖”和“国家网络安全优秀教材奖”等多个奖项。

“网络空间安全重点规划丛书”将根据《高等学校信息安全专业指导性专业规范》（及后续版本）和相关教材建设课题组的研究成果不断更新和扩展，进一步体现科学性、系统性和新颖性，及时反映教学改革和课程建设的新成果，并随着我国网络空间安全学科的发展不断完善，力争为我国网络空间安全相关学科专业的本科和研究生教材建设、学术出版与人才培养做出更大的贡献。

我们的Email地址是： zhangm@tup.tsinghua.edu.cn，联系人： 张民。

“网络空间安全重点规划丛书”编审委员会云计算及云安全出版说明没有网络安全，就没有国家安全；没有网络安全人才，就没有网络安全。

为了更多、更快、更好地培养网络安全人才，许多学校都加大投入，聘请优秀教师，招收优秀学生，建设一流的网络空间安全专业。

网络空间安全专业建设需要体系化的培养方案、系统化的专业教材和专业化的师资队伍。优秀教材是网络空间安全专业人才的关键。但是，这是一项十分艰巨的任务。原因有二： 其一，网络空间安全的涉及面非常广，至少包括密码学、数学、计算机、通信工程等多门学科，因此，其知识体系庞杂、难以梳理；其二，网络空间安全的实践性很强，技术发展更新非常快，对环境和师资要求也很高。

“云计算及云安全”是网络空间安全和信息安全专业的基础课程，主要介绍云计算及云安全基础知识。本书涉及的知识面较宽，共分为12章。第1章为云计算概述，第2章介绍云计算安全问题与安全体系，第3章介绍云计算安全管理方法及相关模型，第4章介绍基础设施安全，第5章介绍Hypervisor安全，第6章介绍虚拟化安全，第7章介绍操作系统安全，第8章介绍应用安全，第9章介绍数据安全，第10章介绍云安全服务，第11章介绍云安全管理平台，第12章介绍一个典型案例。

本书既适合作为高校网络空间安全、信息安全等专业的教材，也适合网络安全研究人员作为网络空间安全领域的入门基础读物。随着新技术的不断发展，作者今后将不断更新本书内容。

由于作者水平有限，书中难免存在疏漏和不妥之处，欢迎读者批评指正。

作者2019年7月

第1章云计算概述1

1.1云计算的出现和发展1

1.2基于部署方式的云计算分类2

1.2.1公有云2

1.2.2私有云3

1.2.3混合云3

1.3云计算的交付模型5

1.3.1IaaS5

1.3.2PaaS6

1.3.3SaaS7

1.4云计算关键技术7

1.4.1虚拟化技术8

1.4.2多租户技术8

1.4.3并行计算技术9

1.4.4分布式存储技术9

1.4.5软件定义网络技术10

1.5云计算的特点11

1.5.1按需自助服务11

1.5.2泛在接入12

1.5.3多租户12

1.5.4快速弹性伸缩13

1.5.5服务可测量13

1.5.6资源池化14

1.6本章小结14

1.7思考题15

第2章云计算安全问题与安全体系16

2.1云计算安全问题16

2.1.1云计算安全事件16

2.1.2云计算的滥用182.1.3云计算安全问题总结反思20

2.2云计算面临的安全威胁21

2.2.1基本的云计算安全威胁21

2.2.2云安全联盟定义的安全威胁24

2.3云计算安全架构及关键技术30

2.3.1国内外云安全体系架构30

2.3.2云计算安全服务体系32

2.3.3云计算安全支撑体系34

2.4云计算数据中心安全建设35

2.4.1云计算数据中心安全建设思路35

2.4.2云计算数据中心安全部署36

2.5本章小结38

2.6思考题38

云计算及云安全第3章云计算安全管理方法及相关模型39

3.1云计算安全标准化工作概况39

3.1.1国际云计算安全标准概况39

3.1.2国内云计算安全标准概况42

3.2云计算安全管理工作45

3.3云计算安全评估及相关模型48

3.3.1云计算安全评估概述48

3.3.2SSECMM模型50

3.3.3CSTAR模型51

3.4本章小结52

3.5思考题52

第4章基础设施安全53

4.1基础设施安全概述53

4.2基础设施物理安全53

4.2.1自然因素53

4.2.2运行威胁54

4.2.3人为风险55

4.3基础设备虚拟化安全55

4.3.1设备虚拟化概述55

4.3.2虚拟设备的挑战57

4.4本章小结58

4.5思考题58

第5章Hypervisor安全59

5.1Hypervisor安全概述59

5.2Hypervisor安全保障61

5.2.1Hypervisor安全性61

5.2.2Hypervisor防御方法62

5.3安全策略64

5.3.1虚拟机安全监控机制64

5.3.2虚拟机间流量安全防护67

5.4本章小结69

5.5思考题69

第6章虚拟化安全70

6.1虚拟化技术概述70

6.1.1虚拟化概述70

6.1.2服务器虚拟化73

6.1.3存储虚拟化77

6.1.4桌面虚拟化77

6.1.5网络虚拟化77

6.2虚拟化安全问题78

6.2.1虚拟化安全概况78

6.2.2虚拟化安全事件80

6.3虚拟化面临的安全威胁81

6.3.1虚拟机蔓延81

6.3.2虚拟机逃逸83

6.3.3虚拟机跳跃83

6.3.4拒绝服务攻击84

6.3.5虚拟机移植攻击85

6.3.6VMBR攻击85

6.4虚拟化安全解决策略87

6.4.1宿主机安全机制87

6.4.2虚拟机隔离机制88

6.4.3无代理和轻代理机制90

6.5本章小结90

6.6思考题91

第7章操作系统安全92

7.1云计算操作系统概述92

7.2主机安全概述93

7.2.1主机安全93

7.2.2云计算身份认证94

7.2.3云计算访问控制96

7.3安全防护措施99

7.3.1虚拟防火墙99

7.3.2WebShell防护100

7.3.3主机加固101

7.3.4虚拟主机杀毒101

7.4本章小结102

7.5思考题102

第8章应用安全104

8.1应用软件安全104

8.1.1软件服务化概述104

8.1.2应用虚拟化概述105

8.1.3安全问题与防范措施105

8.2Web应用安全106

8.2.1Web应用安全问题概述106

8.2.2Web安全扫描与防护110

8.2.3DDoS攻击防御111

8.2.4网页防篡改115

8.3本章小结117

8.4思考题117

第9章数据安全119

9.1数据安全问题分析119

9.2数据加密及密文计算120

9.2.1传统加密手段120

9.2.2同态加密手段122

9.2.3安全多方计算122

9.3数据容灾与备份122

9.4其他数据保护措施124

9.4.1数据隔离124

9.4.2数据迁移124

9.4.3数据审计125

9.4.4数据删除126

9.5本章小结126

9.6思考题127

第10章云安全服务128

10.1安全功能服务化128

10.2典型的云安全服务129

10.2.1流量清洗服务129

10.2.2云查杀服务130

10.3云安全服务存在的问题132

10.3.1用户隐私安全132

10.3.2云安全服务健壮性133

10.3.3云安全服务适应性133

10.4本章小结133

10.5思考题134

第11章云安全管理平台135

11.1云安全管理平台概述135

11.2云安全管理平台架构136

11.3云安全管理平台功能138

11.4本章小结139

11.5思考题139

第12章典型案例140

12.1某省电子政务云140

12.1.1应用背景140

12.1.2需求分析140

12.1.3解决方案及优势142

12.2本章小结142

12.3思考题142

英文缩略语143

参考文献145

本书共分为12章。首先介绍云计算的发展、分类、特征及关键技术；然后介绍云计算的安全问题、威胁以及云计算安全体系，进而介绍云计算安全管理方法及相关模型；接着分别对云计算中出现的安全问题，包括基础设施安全、Hypervisor安全、虚拟化安全、操作系统安全、应用安全、数据安全，进行了详细的讲解；最后描述了云安全服务和云安全管理平台，并结合典型案例对云计算安全解决方案进行分析解读，帮助读者更加深入理解和掌握云计算与云安全。

杨东晓，国防科大电子工程专业毕业，16年网络安全领域相关产品研究、开发、规划、管理经验，现任职于奇安信集团，负责网络空间安全教育及人才培养工作。