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大数据环境下密码资源池多租户安全隔离研究

高秀武;刘文丽;高恒振;刘明达

【摘要】大数据与云计算的快速发展,共同创造了一种数据规模极大、计算存储高

效、资源共享的大数据环境.大数据环境下隐私数据保护、多租户模式等对密码服

务的需求发生改变,促使密码技术向密码资源池化发展.在研究了大数据环境下密

码资源池组成结构与应用场景的基础上,分析了大数据环境下多租户密码服务整个

生命周期的安全隔离需求,同时研究了OpenFlow软件定义网络技术以及VxLAN

网络虚拟化技术.针对大数据环境下密码资源池多租户密码服务安全隔离问题,提出

一种将密码服务请求与密码任务执行相分离的服务机制,基于VxLAN技术实现网络

隔离的密码资源池多租户安全隔离模型,实现租户密码资源与租户业务环境同属于

一个安全域,从而确保大数据环境下密码资源池多租户密码服务的安全隔离.

【期刊名称】《计算机技术与发展》

【年(卷),期】2018(028)009

【总页数】6页(P127-131,146)

【关键词】大数据环境;密码资源池;多租户隔离;VxLAN

【作者】高秀武;刘文丽;高恒振;刘明达

【作者单位】江南计算技术研究所,江苏无锡214083;江南计算技术研究所,江苏

无锡214083;江南计算技术研究所,江苏无锡214083;江南计算技术研究所,江苏

无锡214083

【正文语种】中文

【中图分类】TP309

0引言

大数据[1-2]与云计算[3]技术的不断发展，共同创造了一种数据规模极大、计算存

储高效、资源共享的大数据环境。大数据环境为大数据的挖掘分析提供了高效灵活

的存储计算分析能力，不断从海量数据集中获取新的知识和创造新的价值。大数据

环境不断创造价值的同时也带来了许多安全挑战[4-5]，计算存储资源的共享使得

传统的安全边界变得模糊，数据安全难以得到保证。而密码技术提供的数据加解密、

数据完整性、认证、访问控制等密码服务，能够有效地为传统应用系统提供安全保

障。但大数据环境是大数据技术与云计算技术融合而成的，一般基于云平台搭建，

具有数据量庞大、数据类型多样化、应用系统动态接入与资源按需自动化部署、多

租户资源共享等新特征。现有的密码服务系统无法在大数据环境中高效的服务能力

与资源利用率最大化两者之间达到平衡，并提供安全的密码服务。

面对大数据环境新的密码服务需求，文献[6]提出一种通用的高性能密码服务系统

模型，通过统一的服务接口设计相应的密码服务资源调度算法，实现不同密码机密

码资源的统一管理，解决了密码资源的动态分配与管理，有效提高了系统的可移植

性，满足互联网在线应用对密码机的性能需求。文献[7-8]基于虚拟化技术构建了

密码服务系统，提高了密码资源的利用率，解决了虚拟化环境中的密码服务问题。

文献[9]针对云计算环境下业务应用系统大容量、可靠的、云密码服务系统的需求，

提出密码资源池对云中密钥与密码设备实现统一全生命周期的安全管理，通过硬件

虚拟化技术为多个应用系统提供高速、可靠、可扩展的密码运算服务。

综上，目前的密码服务研究侧重于解决高效的密码服务与密码资源利用率最大化问

题，并没有对密码服务自身安全进行深入研究。文中提出将密码服务请求与密码任

务执行相分离机制，基于VxLAN技术对大数据环境中多租户模式的密码服务进行

网络隔离，提高密码服务自身的安全性。

1大数据环境密码资源池与多租户网络隔离技术分析

云计算技术通过聚合大量的计算、存储、网络以及软件等资源，基于虚拟化技术为

租户提供所需的服务，把云计算提供的各类服务所需要的资源集合看成一个巨大的

“资源池”[10]。云计算资源池具有高可靠性、通用性、动态弹性、虚拟化以及低

成本等优点，能够供租户在任意位置通过网络访问并按需获取服务，提高了资源的

利用率。

大数据环境中面临的高性能、多租户、动态弹性等密码服务新需求，也可以采用

“资源池”的模式进行解决。大数据密码资源池是指对大数据环境中密钥和密码设

备实现统一全生命周期的安全管理，通过虚拟化技术为多租户提供高速、可靠、可

扩展的密码运算服务，实现密码资源的共享，有效提高密码资源的利用率。

在大数据环境应用场景中，密码资源池根据租户密码服务需求为其分配密码资源，

并创建租户虚拟密码机供租户进行密码服务访问。租户虚拟密码机负责密码服务请

求认证与任务的分配，密码资源池负责维护租户虚拟密码机与密码资源之间的映射

关系，从而为租户提供高性能、多样化的密码服务。

2多租户网络隔离相关技术分析