MỞ ĐẦU Giới thiệu về lý do chọn đề tài, mục tiêu, phạm vi nghiên cứu và phƣơng pháp nghiên cứu, tóm lƣợc các kết quả đạt đƣợc. Chƣơng 1 - Tổng quan về các phương pháp bảo vệ dữ liệu lưu trữ trên đám mây Chƣơng này trình bày cơ sở lý thuyết về điện toán đám mây. Giới thiệu một số dịch vụ lƣu trữ đám mây. Lập luận dẫn chứng về những vấn đề mất mát dữ liệu, an toàn dữ liệu trong lƣu trữ trên dịch vụ đám mây.
Trình bày và phân tích giải pháp đặc trƣng mã hóa dữ liệu trong lƣu trữ dữ liệu đám mây, ƣu nhƣợc điểm, những nhƣợc điểm cần phải khắc phục để đảm bảo độ an toàn bảo mật cho dữ liệu đám mây. Từ đó rút ra kết luận về tính cấp thiết, ý nghĩa thực tiễn khoa học của luận văn là giải quyết vấn đề bài toán đặt ra: “Nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn bảo mật cho dữ liệu đám mây”. 12 Chƣơng 2 - Phương pháp dự phòng cấu trúc nâng cao độ tin cậy cho hệ thống lưu trữ dữ liệu Nêu các phƣơng pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy của hệ thống. Sau đó, trình bày tổng hợp, phân tích kiến thức xoay quanh cơ chế RAID.
RAID đối với bài toán an toàn dữ liệu cho hệ thống máy. Chƣơng 3 - Đề xuất giải pháp nâng cao an toàn bảo mật dữ liệu lưu trữ trên đám mây và ứng dụng vào thực tế doanh nghiệp Trình bày chi tiết giải pháp, phát biểu bài toán xác định và mô tả quy trình bài toán thực tế và đƣa ra lập luận chứng minh độ tin cậy của giải pháp. Thực tế ứng dụng giải pháp vào doanh nghiệp. KẾT LUẬN Tóm lƣợc kết quả chính của luận văn, đánh giá giải pháp mới đƣa ra và so sánh với những giải pháp đã đƣợc sử dụng.
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP BẢO VỆ DỮ LIỆU LƢU TRỮ TRÊN ĐÁM MÂY HIỆN NAY 1. Khái quát về điện toán đám mây 1. Khái niệm Điện toán đám mây (tiếng Anh: cloud computing), còn gọi là điện toán máy chủ ảo, là mô hình điện toán sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào mạng Internet. Thuật ngữ "đám mây" ở đây là lối nói ẩn dụ chỉ mạng Internet (dựa vào cách đƣợc bố trí của nó trong sơ đồ mạng máy tính) và nhƣ một liên tƣởng về độ phức tạp của các cơ sở hạ tầng chứa trong nó.
Ở mô hình điện toán này, mọi khả năng liên quan đến công nghệ thông tin đều đƣợc cung cấp dƣới dạng các "dịch vụ", cho phép ngƣời sử dụng truy cập các dịch vụ công nghệ từ một nhà cung cấp nào đó "trong đám mây" mà không cần phải có các kiến thức, kinh nghiệm về công nghệ đó, cũng nhƣ không cần quan tâm đến các cơ sở hạ tầng phục vụ công nghệ đó [9,12]. Mô hình điện toán đám mây 14 1. Đặc điểm của điện toán đám mây Những ƣu điểm và thế mạnh dƣới đây đã góp phần giúp "điện toán đám mây" trở thành mô hình điện toán đƣợc áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới: - Tốc độ xƣ̉ lý nhanh , cung cấp cho ngƣời dùng nhƣ̃ng dị ch vụ nhanh chóng và giá thành r ẻ dƣ̣a trên nền tảng cơ sở hạ tầng tập trung (đám mây). - Chi phí đầu tƣ ban đầu về cơ sở hạ tầng , máy móc và nguồn nhân lực của ngƣời sử dụng điện toán đám mây đƣợc giảm đến mức thấp nhất.
- Không còn phụ thuộc vào thiết bị và vị trí đị a lý , cho phé p ngƣời dùng truy cập và sƣ̉ dụng hệ thống thông qua trì nh duyệt web ở bất kỳ đâu và trên bất kỳ thiết bị nào mà họ sƣ̉ dụng (chẳng hạn là PC hoặc là điện thoại di động…). - Chia sẻ tài nguyên và chi phí trên một đị a bàn rộng lớn, mang lại các lợi í ch cho ngƣời dùng. - Với độ tin cậy cao , không chỉ dành cho ngƣời dùng phổ thông , điện toán đám mây còn phù hợp với các yêu cầu cao và liên tục của các công ty kinh doanh và các nghiên cƣ́u khoa học. Tuy nhiên, một vài dị ch vụ lớn của điện toán đám mây đôi khi rơi vào trạng thái quá tải , khiến hoạt động bị ngƣng trệ.
Khi rơi vào trạng thái này, ngƣời dùng không có khả năng để xƣ̉ lý các sƣ̣ cố mà phải nhờ vào các chuyên gia tƣ̀ “đám mây” tiến hành xƣ̉ lý. - Khả năng mở rộng đƣợc , giúp cải thiện chất lƣợng các dịch vụ đƣợc cung cấp trên “đám mây”. - Khả năng bảo mật đƣợc cải thiện do sƣ̣ tập trung về dƣ̃ liệu. - Các ứng dụng của điện toán đám mây dễ dàng để sửa chữa và c ải thiện về tính năng bởi lẽ chúng không đƣợc cài đặt cố đị nh trên một máy tính nào.
- Tài nguyên sử dụng của điện toán đám mây luôn đƣợc quản lý và thống kê trên tƣ̀ng khách hàng và ƣ́ng dụng, theo tƣ̀ng ngày , tƣ̀ng 15 tuần, tƣ̀ng tháng. Điều này đảm bảo cho việc đị nh lƣợng giá cả của mỗi dị ch vụ do điện toán đám mây cung cấp để ngƣời dùng có thể lƣ̣a chọn phù hợp. Nhƣ vậy, có thể thấy điện toán đám mây có những ƣu điểm vƣợt trội qua đó đóng vai trò quan trọng và rất hữu ích trong thế giới hiện nay. Kiến trúc của điện toán đám mây Hình 1.
Mô tả kiến trúc của điện toán đám mây Điện toán đám mây bao gồm 6 thành phần cơ bản: - Cơ sở hạ tầng (Infrastructure) - Lƣu trữ đám mây (Cloud Storage) - Nền tảng đám mây (Cloud Platform) - Ứng dụng (Application) - Dịch vụ (Services) - Khách hàng (Client) 16 Các mô hình triển khai điện toán đám mây: - Đám mây công cộng (Public cloud) - Đám mây riêng ( Private cloud) - Đám mây cộng đồng (Community cloud) - Đám mây lai (Hybird cloud) Hình 1. Các mô hình triển khai điện toán đám mây 1. Các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây Các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây cung cấp các dịch vụ của họ theo ba mô hình cơ bản: Cơ sở hạ tầng nhƣ một dịch vụ (IaaS - Infrastructure as a Service), nền tảng nhƣ một dịch vụ (PaaS - Platform as a Service) và phần mềm nhƣ một dịch vụ (SaaS - Software as a Service). Các mô hình dịch vụ của điện toán đám mây 17 - IaaS: Cho phép bạn truy cập đến phần cứng hệ thống mạng máy tính.
Cung cấp nhiều nguồn tài nguyên nhƣ là firewalls, load balancers, các địa chỉ IP nhƣng hệ điều hành và các ứng dụng sẽ do bạn cài đặt và cập nhật. Điều này giúp bạn linh hoạt hơn trong việc sử dụng tài nguyên vào mục đích gì. IaaS xuất hiện rộng rãi bởi các nhà cung cấp Amazon, Memset, Google, Windows. Một cách giúp quản lý IaaS dễ dàng hơn là phát triển các templates cho các dịch vụ đám mây nhằm tạo ra 1 bản kế hoạch chi tiết để xây dựng hệ thống ready-to-use và tránh tình trạng di chuyển giữa các đám mây khác nhau.
Với loại mô hình này hiện nay có các nhà cung cấp dịch vụ lớn nhƣ là Amazon Web services và Microsoft Azure. Amazon Web service hiện đang là nhà cung cấp dịch vụ cloud IaaS giàu tiềm năng nhất, tuy nhiện hiện nay họ đang phải cạnh tranh về thì phần với 2 ông lớn công nghệ là Microsoft và Google. Amazon Web Services là tập hợp các dịch vụ cung cấp cho ngƣời lập trình có khả năng truy cập tới hạ tầng kiến trúc tính toán kiểu sẵn sàng-để-sử dụng (ready-to-use) của Amazon. Các máy tính có nền tảng vững chắc đã đƣợc xây dựng và tinh chế qua nhiều năm của Amazon bây giờ là có thể cho phép bất cứ ai cũng có quyền cập tới Internet.
Amazon cung cấp một số dịch vụ Web nhƣng trong loạt bài viết này chỉ tập trung vào các dịch vụ khối hợp nhất (building-block) cơ bản, cái mà đáp ứng đƣợc một số yêu cầu cốt lõi của hầu hết các hệ thống nhƣ: Lƣu trữ, tính toán, truyền thông điệp và tập dữ liệu. Bạn có thể xây dựng các ứng dụng phức tạp và gồm nhiều phần khác nhau bằng cách sử dụng các chức năng phân tầng với các dịch vụ đáng tin cậy, hiệu quả khối hợp nhất đƣợc cung cấp bởi Amazon. Các dịch vụ Web mà tồn tại bên trong đám mây phía bên ngoài môi trƣờng của bạn và có khả năng thực hiện là rất cao. Bạn sẽ trả chỉ dựa trên những cái bạn sử dụng mà không cần phải trả trƣớc các chi phí và vốn đầu tƣ ban đầu.
Bạn không cần phải mất chi phí cho bảo trì bởi vì phần cứng đƣợc duy trì và phục vụ bởi Amazon. 18 Trong ngành dịch vụ IaaS này Microsoft Azure thật sự là một một đối thủ nặng kí của AWS. Với thế mạnh về phân tích, lƣu trữ cá nhân và đặc biệt là giải quyết đƣợc các thảm họa nhƣ phục hồi dữ liệu, khắc phục lỗi ứng dụng với các gói dịch vụ mở rộng của họ. Microsoft Azure là nền tảng điện toán đám mây mở và linh hoạt cho phép bạn nhanh chóng xây dựng, triển khai và quản lý các ứng dụng thông qua mạng lƣới toàn cầu của trung tâm dữ liệu Microsoft.
Microsoft Azure luôn đảm bảo tính sẵn sàng và có thiết kế tải cân bằng và có khả năng tự phục hồi khi phần cứng có sự cố. Bạn có thể sử dụng bất kỳ ngôn ngữ, công cụ hay nền tảng nào để xây dựng các ứng dụng. Và bạn có thể tích hợp các ứng dụng trên đám mây công cộng của bạn với môi trƣờng IT có sẵn. - SaaS: Cho bạn truy cập đến các phần mềm trên nền tảng đám mây mà không cần quản lý cơ sở hạ tầng và nền tảng nó đang chạy phù hợp khi bạn muốn tập trung vào ngƣời dùng cuối.
Điều này có nghĩa là nó dễ dàng truy cập và có khả năng mở rộng. Có rất nhiều ví dụ về SaaS gồm email, phần mềm văn phòng và các công cụ kiểm toán từ Google, Microsoft, Freshbooks … Các “as a service” khác. Khi mô tả về điện toán đám mây, ngƣời ta hay thêm vào “as a service” phía sau để định nghĩa nó là 1 hệ thống mạng toàn cầu hơn là ngồi trên máy tính trong văn phòng. Từ “Storage as a service” (StaaS), “Data as a service” (DaaS) đến “Security as a service” (SECaaS), có rất nhiều biến thể từ 3 dạng gốc nói trên.com và insightly là hai nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám đám mây SaaS lớn hiện nay.
Salesforce một nhà cung cấp giải pháp SaaS CRM với các Gartner nêu rõ rằng công ty đang chiếm lĩnh thị trƣờng này.
