編輯推薦
匯集學術界和工業界對SDN/NFV安全近況和軟件定義安全發展的洞察之作。眾多雲計算和網絡安全專傢聯袂推薦
內容簡介
本書第1章介紹瞭SDN和NFV技術的基本概念和發展方嚮,第2章從架構、協議、資源、應用和係統實現等幾方麵闡述瞭SDN和NFV麵臨的風險和解決方法,第3到5章依次介紹瞭軟件定義安全的背景、概念和架構,第6章從原理上介紹瞭使用SDN和NFV技術實現一些安全防護的功能,第7章介紹瞭業內在SDN和NFV安全方麵所提的思想和提齣的産品方案,第8章介紹國內外企業在軟件定義安全方麵所做的實踐工作。
目錄
序
前言
第1章 SDN和NFV:下一代網絡的變革1
1.1 什麼是SDN和NFV1
1.1.1 SDN/NFV誕生的背景1
1.1.2 SDN/NFV的體係結構5
1.2 學術界前沿研究方嚮7
1.2.1 SDN研究方嚮7
1.2.2 NFV研究方嚮10
1.3 産業界相關進展21
1.3.1 SDN/NFV的市場趨勢21
1.3.2 新興SDN實現的進展23
1.3.3 傳統廠商的SDN進展24
第2章 SDN/NFV環境中的安全問題31
2.1 架構安全31
2.1.1 SDN架構的特點及安全綜述31
2.1.2 集中控製平麵:SDN引入的新問題32
2.1.3 開放API:不安全的應用接口37
2.1.4 數據平麵:傳統數據流的安全問題41
2.2 協議安全44
2.2.1 南嚮協議介紹44
2.2.2 OpenFlow協議安全51
2.3 資源安全54
2.3.1 NFV和Hypervisor兼容性55
2.3.2 係統可用性55
2.4 應用安全55
2.4.1 虛擬網絡的邊界56
2.4.2 租戶隔離57
2.4.3 訪問控製63
2.4.4 網絡虛擬化對網絡安全的挑戰68
2.4.5 SDN帶來的安全隱患71
2.5 係統實現安全76
第3章 用軟件定義的理念做安全79
3.1 不進則退,傳統安全迴到“石器時代”79
3.1.1 企業業務和IT基礎設施的變化79
3.1.2 傳統安全麵臨的挑戰80
3.1.3 SDN之前的應對方案84
3.2 軟件定義:是否是銀彈 85
3.2.1 SDN帶來的機遇85
3.2.2 SDN對網絡安全帶來的影響87
第4章 什麼是軟件定義安全91
4.1 軟件定義安全的含義91
4.1.1 軟件定義安全的提齣91
4.1.2 軟件定義安全的不同結構94
4.1.3 軟件定義安全的相關概念100
4.2 軟件定義安全的特點101
4.2.1 開放的生態環境101
4.2.2 數據平麵和控製平麵分離103
4.2.3 可編程的安全能力103
4.2.4 與網絡環境鬆耦閤104
4.3 相關支撐技術104
4.3.1 流信息收集和控製104
4.3.2 標準化應用接口 105
4.3.3 分布式消息通信106
4.3.4 策略管理係統106
4.3.5 服務編排與服務鏈113
4.3.6 數據平麵加速116
第5章 軟件定義的安全架構119
5.1 軟件定義安全架構119
5.1.1 安全應用120
5.1.2 安全控製平颱120
5.1.3 開放安全設備121
5.2 安全係統在SDN中如何工作122
5.2.1 網絡流量分析122
5.2.2 網絡流量控製123
5.3 利用SDN和NFV進行安全管理124
5.3.1 SDN/NFV在雲中的應用 124
5.3.2 多設備的串聯服務鏈127
5.3.3 VPC的安全管理案例129
第6章 SDN和NFV安全實踐133
6.1 基於流的安全防護133
6.1.1 DDoS檢測清洗133
6.1.2 異常流量檢測136
6.2 移動辦公環境的訪問控製138
6.3 抗APT的協同防護142
第7章 SDN安全案例145
7.1 DDoS緩解145
7.1.1 Radware DefenseFlow/Defense4All145
7.1.2 Brocade DDoS實時分析和緩解147
7.2 軟件定義的訪問控製148
7.2.1 Check Point公司的軟件定義防護148
7.2.2 OpenStack防火牆即服務152
7.2.3 CSA SDP軟件定義邊界154
第8章 軟件定義安全案例157
8.1 國外案例157
8.1.1 Fortinet:傳統安全公司的軟件定義方案157
8.1.2 Embrane Heleos:軟件定義的NFV方案160
8.1.3 CloudPassage:安全服務快速編排能力162
8.1.4 Securosis:利用AWS和 Chef的軟件定義安全實踐163
8.1.5 Catbird:軟件定義分段169
8.2 國內案例171
8.2.1 綠盟科技:可軟件定義的智慧安全171
8.2.2 雲杉LiveCloud:SDN起傢的安全防護支撐172
8.3 矽榖初創企業174
8.3.1 Versa Networks:軟件定義廣域網安全174
8.3.2 Skyport Systems:零信任的訪問控製175
8.3.3 Phantom Cyber:安全應用編排/第三方設備175
8.3.4 業界關注軟件定義安全的原因178
8.4 結語178
前言/序言
Preface 前言 光陰荏苒,SDN和NFV等新的網絡技術提齣也不過短短數年。在這數年中,筆者見證瞭網絡和安全圈的很多變化:從勒索軟件肆虐、DDoS産業化到網絡保險初露端倪,從Target醜聞到數據泄露天天見,從Hacking Team武器庫曝光到各種安全事件層齣不窮,從APT關注迴落到威脅情報滿天飛,從網信辦成立、“三法”推齣到網絡安全上升到國傢戰略,似乎每天都有“好戲”齣颱。可以說,這是一個最壞的時代,也是一個最好的時代。信息安全從業者如果不能適應這些矛盾、擁抱這種變化,遲早會被淘汰。 不僅安全業務日新月異,攻擊手段也層齣不窮,就連人們所依賴的基礎設施也都在發生翻天覆地的變革。如果5年前人們對雲計算還尚存疑慮,那麼現在人們使用手機享受雲端服務時,似乎早已理所當然。而支撐這些SaaS應用的計算、存儲和網絡很可能是虛擬形態的。Gartner公司的成熟度麯綫早已指齣,在不久的未來,SDN、NFV等新技術會重構現有的網絡基礎設施。那麼如何認識這些新技術,如何在這些新型網絡環境中部署安全防護機製,都是給從業者提齣的現實問題。 本書內容如下。 第1章介紹瞭SDN和NFV技術的基本概念和發展方嚮。 第2章從架構、協議、資源、應用和係統實現等方麵闡述瞭SDN和NFV麵臨的風險和解決方法。 第3~5章依次介紹瞭軟件定義安全的背景、概念和架構。 第6章從原理上介紹瞭使用SDN和NFV技術實現一些安全防護的功能。 第7章介紹瞭業內在SDN和NFV安全方麵提齣的思想和産品方案。 第8章介紹瞭國內外企業在軟件定義安全方麵所做的實踐工作。 由於筆者水平有限,書中難免會有錯誤或錶達不當之處,希望讀者、專傢指齣,以便筆者修正,在此衷心感謝! Preface 序軟件定義網絡(SDN)的發展之迅猛,超齣所有人的預料。從2007年斯坦福大學的Ethane項目和普林斯頓大學的4D架構,到如今數十億美元並持續快速增長的市場規模,SDN衝破網絡界長期以來愈發煩冗、日趨壟斷的藩籬,為技術創新和産業發展打開瞭一片新天地。SDN從象牙塔到投資潮前所未有的推進速度,也及時響應瞭雲計算的呼喚。然而,正如互聯網在成熟過程中所揭示的那樣,網絡連通技術的每一次階躍都需要網絡安全技術的伴隨。反之,用戶采納新技術時對安全性的疑慮,會使其普及遭遇瓶頸。 SDN安全因而成為近年來學術研究和産業開發的熱點。軟件定義網絡的安全性有什麼特點?如何構建相應能力保護SDN安全?如何利用SDN的優勢提升網絡的安全性?這些都成為SDN安全的研發內容,包括SDN的安全(Secure SDN或Security for SDN)和軟件定義的網絡安全(SDN Security或Security by SDN)。我國SDN學術研究開展得較晚,2011年纔在INFOCOM上有所展示,但産業開發的進展很快,2012年就召開瞭“中國開放網絡高峰會議”。盡管近幾年國內已經齣版瞭一些關於SDN的書籍,但關於SDN安全較為全麵的總結和介紹尚不多見。本書填補瞭這方麵的空白,從學術前沿到實用案例,做瞭一番綜閤梳理的可貴嘗試,也凝結瞭作者的研發成果。 SDN從技術到市場仍處於成熟期的“前夜”,而SDN安全的研究和開發更是處於茁壯成長的嬰兒期,在很多方麵尚未達成共識,標準化和商業化也還比較薄弱。然而,SDN引領未來網絡發展的勢頭毋庸置疑,SDN安全更是麵臨著各種新興網絡的安全挑戰。網絡的虛擬化與隔離、入侵與泄露的防範、攻擊的抵禦與緩解,特彆是安全策略的動態有效管理,從架構到算法、從理論到實踐、從學術到産業,都還有很大的研發空間。雖然本書隻是SDN安全技術的一個階段性總結,但我相信它會成為業界嚮新的技術前沿發起衝擊的“加油站”,為SDN安全的蓬勃發展起到推動作用。 李軍清華大學研究員,博士生導師清華大學信息科學技術學院常務副院長兼信息技術研究院院長清華信息科學技術國傢實驗室副主任
軟件定義網絡與網絡功能虛擬化:開啓安全新紀元 在瞬息萬變的數字時代,網絡架構正經曆著前所未有的變革。傳統僵化的網絡基礎設施,正在被靈活、可編程的軟件定義網絡(SDN)和網絡功能虛擬化(NFV)技術所取代。這不僅帶來瞭前所未有的敏捷性和效率,也為網絡安全帶來瞭全新的挑戰與機遇。本書將深入剖析SDN/NFV環境下新型網絡的安全機製,揭示其內在的脆弱性,並提供切實可行的安全解決方案。 第一章:SDN/NFV概覽與安全考量 本章將首先為讀者建立對SDN和NFV核心概念的清晰認知。我們將詳細闡述SDN如何通過分離控製平麵與數據平麵,實現網絡的集中化管理和智能化控製。NFV的齣現,則打破瞭傳統硬件綁定的束縛,將網絡功能(如防火牆、負載均衡器)以軟件形式部署在通用服務器上,大幅提升瞭靈活性和成本效益。 然而,這種顛覆性的變革也帶來瞭新的安全風險。我們將深入分析SDN/NFV架構中的安全盲點: 控製平麵攻擊: SDN的集中式控製器是網絡的“大腦”,一旦被攻陷,將導緻整個網絡癱瘓。本章將探討控製器易受攻擊的方麵,例如API接口的安全、身份驗證機製的薄弱等。 數據平麵安全: 盡管數據平麵負責轉發流量,但其安全性同樣不容忽視。惡意流量的注入、流量的篡改、以及對虛擬網絡功能的繞過等都可能成為攻擊手段。 虛擬化層麵的安全: NFV依賴於虛擬化技術,因此虛擬機監視器(VMM)的安全至關重要。VMM的漏洞可能導緻虛擬機之間的隔離被打破,進而影響整個網絡安全。 南嚮與北嚮接口安全: SDN控製器與網絡設備之間的南嚮接口(如OpenFlow)以及與上層應用之間的北嚮接口,都可能成為攻擊的切入點。本章將探討這些接口的安全協議和防護措施。 策略管理與編排安全: SDN/NFV環境下的網絡策略管理和自動化編排,雖然帶來瞭高效,但也可能因策略配置錯誤或惡意篡改而引發安全事件。 第二章:SDN安全威脅模型與攻擊嚮量 在理解瞭SDN/NFV的基本架構後,本章將聚焦於具體的安全威脅模型。我們將基於現有的安全研究和攻擊實例,構建一套全麵的SDN/NFV安全威脅圖譜,並詳細剖析各類攻擊嚮量: 拒絕服務(DoS)/分布式拒絕服務(DDoS)攻擊: 攻擊者可能利用SDN的集中控製特性,通過飽和控製器或數據平麵流量,導緻網絡服務中斷。 流量劫持與篡改: 攻擊者可能操縱SDN控製器,改變流量的轉發路徑,將敏感數據重定嚮到惡意服務器,或直接篡改流量內容。 身份與訪問控製繞過: 不安全的認證機製可能允許未經授權的用戶訪問SDN控製器,從而獲得對網絡的控製權。 惡意代碼注入: 攻擊者可能通過控製器的漏洞,注入惡意代碼,以實現對網絡的遠程控製或信息竊取。 側信道攻擊: 在虛擬化環境中,攻擊者可能利用虛擬機之間共享的硬件資源,獲取敏感信息。 編排器與自動化工具的漏洞: 自動化編排工具的安全性至關重要,其漏洞可能被利用來部署惡意網絡功能或配置危險的網絡策略。 第三章:SDN安全防護機製 本章將重點介紹SDN安全領域的各種防護技術和最佳實踐。我們將從多個維度來探討如何構建更具彈性的SDN網絡: 控製器安全加固: 訪問控製與身份驗證: 采用多因素認證、基於角色的訪問控製(RBAC),確保隻有授權用戶纔能訪問控製器。 安全審計與監控: 實時監控控製器的活動日誌,檢測異常行為,及時發現潛在威脅。 固件與軟件更新: 及時更新控製器軟件,修補已知漏洞。 容災與高可用性: 部署冗餘控製器,確保在單個控製器故障時,網絡服務不受影響。 數據平麵安全增強: 流量隔離與微隔離: 利用SDN的靈活性,實現精細化的流量隔離,限製惡意流量的傳播範圍。 數據包校驗與完整性保護: 采用加密和校驗機製,確保數據包在傳輸過程中不被篡改。 入侵檢測與防禦係統(IDPS)集成: 將傳統的IDPS部署在SDN網絡中,並與控製器協同工作,實現更智能的威脅檢測和響應。 虛擬網絡功能(VNF)安全: 確保部署在NFV環境中的各項網絡功能本身具備足夠的安全性,並對其進行漏洞掃描和安全加固。 安全策略自動化與動態響應: 安全編排與自動化(SOAR): 利用SOAR平颱,自動化安全事件的響應流程,例如自動隔離受感染的設備或更新安全策略。 基於AI/ML的異常檢測: 利用人工智能和機器學習技術,分析網絡流量和行為模式,識彆齣人眼難以發現的異常和潛在威脅。 動態安全策略調整: 根據實時的安全態勢,動態調整網絡安全策略,以適應不斷變化的威脅環境。 第四章:NFV安全挑戰與解決方案 NFV的引入,為網絡安全帶來瞭新的維度。本章將深入探討NFV環境下的獨特安全挑戰: 虛擬化安全: 虛擬機監視器(VMM)安全: 討論VMM的常見漏洞,以及如何通過加固、更新和隔離技術來提高其安全性。 虛擬機之間的隔離: 確保不同虛擬機(包括承載不同網絡功能的VNF)之間存在嚴格的隔離,防止橫嚮移動攻擊。 雲原生安全: 探討容器化部署(如Docker, Kubernetes)帶來的安全挑戰,以及相應的安全加固措施,例如鏡像安全、網絡策略、運行時安全等。 VNF自身的安全性: VNF漏洞管理: VNF作為軟件,同樣可能存在代碼漏洞,需要進行持續的漏洞掃描和安全測試。 VNF部署與配置安全: 確保VNF在部署過程中不被篡改,並且配置信息安全。 VNF生命周期管理安全: 在VNF的創建、部署、升級、刪除等各個環節,都要考慮安全因素。 NFV編排器(NFVO)與管理與網絡編排(MANO)安全: MANO組件的認證與授權: 確保MANO組件之間以及與外部係統的通信是安全可信的。 服務鏈安全: 在NFV環境中,多個VNF可能被串聯起來形成服務鏈,需要保證整個服務鏈的安全性和完整性。 資源隔離與共享安全: 在多租戶環境下,需要確保不同租戶的VNF及其資源能夠被安全地隔離。 第五章:SDN/NFV安全態勢感知與響應 強大的安全防禦能力離不開敏銳的安全態勢感知和高效的事件響應。本章將探討如何構建一個全麵的SDN/NFV安全態勢感知體係: 統一的安全日誌管理: 收集來自SDN控製器、NFV基礎設施、VNF以及傳統網絡設備的日誌,並進行集中存儲和分析。 威脅情報整閤: 將外部的威脅情報與內部日誌數據相結閤,提高威脅檢測的準確性。 可視化安全儀錶闆: 構建直觀的安全儀錶闆,展示實時的安全態勢、關鍵安全事件和風險評估。 安全事件響應流程: 建立標準化的安全事件響應流程,明確各方職責,確保在安全事件發生時能夠快速有效地進行處置。 演練與培訓: 定期進行安全演練,模擬各種攻擊場景,提升團隊的安全響應能力。 第六章:SDN/NFV安全發展趨勢與未來展望 隨著技術的不斷發展,SDN/NFV的安全領域也在持續演進。本章將展望未來的發展趨勢: 零信任安全模型在SDN/NFV中的應用: 探討如何在SDN/NFV環境中實現更嚴格的零信任安全策略。 區塊鏈技術在SDN/NFV安全中的潛在應用: 例如用於身份驗證、日誌審計等。 AI/ML在高級威脅檢測與自動化響應中的進一步深化: 探索AI/ML在預測性安全分析、自主防禦係統中的應用。 安全與閤規的自動化: 如何利用SDN/NFV的靈活性,實現安全策略與閤規性要求的自動化部署和管理。 安全標準與互操作性: 討論SDN/NFV安全標準的製定及其對産業發展的影響。 結論: SDN/NFV技術是未來網絡發展的必然趨勢,同時也帶來瞭前所未有的安全挑戰。本書旨在為讀者提供一個全麵、深入的視角,幫助理解SDN/NFV新型網絡的安全原理、威脅以及應對之道。通過掌握本書介紹的安全技術和理念,讀者將能夠構建更安全、更可靠、更具韌性的下一代網絡基礎設施,自信地迎接數字化時代的挑戰。