Chương 1. Tổng quan về điện toán đám mây và vấn đề bảo mật dữ liệu trong điện toán đám mây Kết thúc chương này ta sẽ có cái nhìn tổng quan nhất về điện toán đám mây, biết được những lợi ích to lớn mà điện toán đám mây đem lại so với điện toán truyền thống cũng như một số vấn đề về bảo mật dữ liệu chúng ta sẽ gặp phải khi sử dụng các dịch vụ điện toán đám mây. Mô hình xử lý dữ liệu mã hóa và bảo mật dữ liệu trong điện toán đám mây Chương này sẽ trình bày về một chủ đề đang rất được quan tâm trong điện toán đám mây, đó là Database-as-a-Service – DBaaS hay còn được gọi là cơ sở dữ liệu như một dịch vụ. Đồng thời cũng giới thiệu về một giải pháp mới để đảm bảo bí mật cho dữ liệu được lưu trữ trên cơ sở dữ liệu của bên thứ ba đó là CryptDB, cũng như phân tích hoạt động của CryptDB trong việc xử lý dữ liệu mã hóa.
Triển khai, thử nghiệm và đánh giá Kết thúc chương này ta sẽ thấy rõ hơn cách mà CryptDB được áp dụng trong thực tế để đảm bảo bí mật cho dữ liệu khi lưu trữ trên cơ sở dữ liệu của một nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây. TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ VẤN ĐỀ BẢO MẬT DỮ LIỆU TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1. Giới thiệu chung về điện toán đám mây Khái niệm về điện toán đám mây xuất hiện từ những năm 1960 trở lại đây, khi John McCarthy phát biểu rằng: “Một ngày nào đó tính toán được tổ chức như một tiện ích công cộng”. Các đặc điểm của điện toán đám mây tạo ra như khả năng co giãn, cung cấp như một tiện ích trực tuyến, với khả năng xem như vô hạn.
Hiện nay, điện toán đám mây được rất nhiều tổ chức và cá nhân định nghĩa khác nhau. Dưới đây là một số khái niệm điện toán đám mây: Theo Rajkumar Buyya: “Điện toán đám mây là một loại hệ thống phân bố và xử lý song song gồm các máy tính ảo kết nối với nhau và được cung cấp động cho người dùng như một hoặc nhiều tài nguyên đồng nhất dựa trên sự thỏa thuận dịch vụ giữa nhà cung cấp và người sử dụng”. Theo Ian Foster: “Điện toán đám mây là một mô hình điện toán phân tán có tính co giãn lớn mà hướng theo co giãn về mặt kinh tế, là nơi chứa các sức mạnh tính toán, kho lưu trữ, các nền tảng và các dịch vụ được trực quan, ảo hóa và co giãn linh động, sẽ được phân phối theo nhu cầu cho các khách hàng bên ngoài thông qua Internet”. Theo Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST): “Điện toán đám mây là một mô hình cho phép truy cập mạng thuận tiện, theo nhu cầu đến một kho tài nguyên điện toán dùng chung, có thể định cấu hình: Mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng,… Có thể được cung cấp và thu hồi một cách nhanh chóng với yêu cầu tối thiểu về quản lý hoặc can thiệp của nhà cung cấp dịch vụ”.
Điện toán đám mây 1. Mô hình kiến trúc điện toán đám mây 1. Kiến trúc phân lớp dịch vụ Hiện nay có một số mô hình kiến trúc phân lớp dịch vụ cho điện toán đám mây, ví dụ như mô hình kiến trúc dịch vụ của SOMF như hình 1. Tùy theo nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây, họ sẽ cung cấp các loại dịch vụ điện toán đám mây khác nhau.
Mô hình kiến trúc dịch vụ điện toán đám mây của SOMF Tuy nhiên tựu chung của các mô hình kiến trúc dịch vụ điện toán đám mây đều có ba loại cơ bản là: Dịch vụ cơ sở hạ tầng (IaaS), dịch vụ nền tảng (PaaS) và dịch vụ phần mềm (SaaS). Cách phân loại này thường được gọi là mô hình 6 SPI.3 dưới đây sẽ mô tả mô hình dịch vụ SPI (Software – Platform – Infrastructure). Mô hình SPI Trong hình 1.4 dưới đây sẽ cho chúng ta thấy mô hình SPI của điện toán đám mây gắn liền với một số ứng dụng, dịch vụ cụ thể trong thực tế. Mô hình SPI với các ứng dụng trong thực tế Mô hình dịch vụ xác định tùy chọn điều khiển khác nhau cho các khách hàng và cung cấp dịch vụ điện toán đám mây.
Ví dụ, khách hàng SaaS chỉ cần sử dụng các ứng dụng và dịch vụ được cung cấp bởi các CSP, nơi IaaS khách hàng duy trì kiểm soát môi trường của mình được lưu trữ trên cơ sở hạ tầng cơ bản của CSP. Ba mô hình dịch vụ thường được sử dụng nhất được mô tả như sau: SaaS: Khả năng cho khách hàng sử dụng các ứng dụng của nhà cung cấp đang chạy trên một cơ sở hạ tầng điện toán đám mây. Các ứng dụng có thể truy cập từ các thiết bị khách hàng khác nhau hoặc thông qua một giao diện thin client, chẳng hạn như một trình duyệt web hoặc một giao diện chương trình. PaaS: Khả năng cho khách hàng để triển khai các ứng dụng của họ (được tạo ra hoặc mua lại) vào cơ sở hạ tầng điện toán đám mây, sử dụng ngôn ngữ lập trình, thư viện, dịch vụ và các công cụ hỗ trợ của nhà cung cấp.
IaaS: Khả năng cho khách hàng để sử dụng xử lý của nhà cung cấp, lưu trữ, mạng, tài nguyên máy tính cơ bản khác để triển khai và chạy hệ điều hành, các ứng dụng và phần mềm khác trên một cơ sở hạ tầng điện toán đám mây. 8 Sự khác biệt chính giữa các cấp dịch vụ liên quan đến cách điều khiển được chia sẻ giữa các khách hàng và CSP. Do đó ảnh hưởng đến mức độ trách nhiệm cho cả hai bên. Cần lưu ý rằng, khác hơn trong một đám mây thực sự tin (on- premise) kịch bản, khách hàng hiếm khi có bất kỳ kiểm soát phần cứng và nó là mức độ mà các thành phần ảo, các ứng dụng và phần mềm được quản lý bởi các bên khác nhau để phân biệt các mô hình dịch vụ.
Theo nguyên tắc chung, SaaS cung cấp cho khách hàng với số tiền ít nhất kiểm soát, trong khi IaaS cung cấp sự kiểm soát nhất cho khách hàng. Điều quan trọng cần lưu ý là những mô tả triển khai và mô hình dịch vụ, mặc dù được chấp nhận rộng rãi bởi các ngành công nghiệp, có thể không hoàn toàn được theo sau bởi các nhà cung cấp điện toán đám mây hoặc phản ánh môi trường điện toán đám mây thực tế. Mức độ trách nhiệm an ninh trên các mô hình dịch vụ điện toán đám mây nói chung và di cư đối với khách hàng là khách hàng di chuyển từ một mô hình SaaS (trách nhiệm của khách hàng ít nhất) đến một mô hình IaaS (hầu hết trách nhiệm của khách hàng). Mức độ lớn nhất của trách nhiệm cho các CSP để duy trì kiểm soát an ninh và hoạt động hiện diện trong mô hình dịch vụ SaaS.
Hình dưới đây cho thấy cách kiểm soát thường được chia sẻ giữa các CSP và khách hàng qua các mô hình dịch vụ khác nhau. Mức độ kiểm soát/trách nhiệm giữa client và nhà cung cấp dịch vụ 9 Trong khi khách hàng có thể được thu hút vào các mô hình SaaS và PaaS do tiết kiệm tài nguyên và giảm trách nhiệm về quản lý môi trường điện toán đám mây, họ nên biết rằng các mô hình này cũng tương ứng với một mất mát lớn hơn kiểm soát của các nhà môi trường dữ liệu nhạy cảm của họ. Thỏa thuận hợp đồng và thẩm định liên tục trở nên đặc biệt quan trọng, nơi kiểm soát là bên ngoài, để đảm bảo rằng các biện pháp an ninh cần được đáp ứng và duy trì bởi CSP trong thời gian thỏa thuận. Dịch vụ ứng dụng (SaaS) Dịch vụ ứng dụng SaaS là một mô hình dịch vụ phần mềm triển khai qua Internet.
Trong đó, SaaS sẽ cung cấp giấy phép một ứng dụng cho khách hàng để sử dụng một dịch vụ theo yêu cầu, hay còn gọi là “phần mềm theo yêu cầu”. Mô hình SaaS cho phép các nhà cung cấp phát triển, lưu trữ và vận hành phần mềm để khách hàng sử dụng. Thay vì mua các phần cứng và phần mềm để chạy một ứng dụng, khách hàng chỉ cần một máy tính hoặc một máy chủ để tải ứng dụng và truy cập internet để chạy phần mềm. Phần mềm này có thể được cấp phép cho một người dùng duy nhất hoặc cho một nhóm người dùng.
Ứng dụng các dịch vụ đám mây hay “SaaS” cung cấp phần mềm như một dịch vụ trên Internet, không cần cài đặt hay chạy chương trình trên máy tính phía khách hàng. Những ứng dụng cung cấp cho khách hàng được cài đặt, cấu hình trên máy chủ từ xa. Đồng thời công việc bảo trì đơn giản và được hướng dẫn từ nhà cung cấp. SaaS cung cấp dịch vụ cho khách hàng 10 Thuật ngữ “SaaS” và “cloud” có thể thay thế được cho nhau, nhưng thực tế đó là hai khái niệm khác nhau.
Chúng bao gồm các đặc điểm sau: - Dựa vào mạng khách hàng truy cập, quản lý và thương mại. - Các hoạt động được xử lý tại trung tâm và cho phép khách hàng truy cập từ xa thông qua trình duyệt web. SaaS có thể được chia thành hai loại chính: - Cung cấp cho doanh nghiệp: Đây là những giải pháp kinh doanh được cung cấp cho các công ty và doanh nghiệp. Chúng được cung cấp thông qua doanh nghiệp đăng ký dịch vụ.
Các ứng dụng được cung cấp thông qua hình thức trên bao gồm các quá trình kinh doanh như quản lý dây chuyền cung cấp, quan hệ khách hàng và các công cụ hướng kinh doanh. - Cung cấp cho cá nhân: Các dịch vụ này được cung cấp cho công chúng trên cơ sở thuê bao đăng ký. Tuy nhiên, họ được cung cấp miễn phí và hỗ trợ thông qua quảng cáo. Ví dụ trong loại hình này gồm có dịch vụ web mail, chơi game trực tuyến, ngân hàng của người tiêu dùng và nhiều kiểu khách hàng khác.
Ưu điểm: SaaS mang lại cho khách hàng chi phí thấp hơn các phần mềm cấp phép; Có tính năng tiết kiệm chi phí lớn nhất bởi khi sử dụng SaaS khách hàng sẽ loại bỏ những công việc thực sự không cần thiết cho các doanh nghiệp như cài đặt và duy trì phần cứng, trả công cho nhân viên và duy trì các ứng dụng. Đồng thời các nhà cung cấp SaaS thường có kiểm tra an ninh rất tỉ mỉ. Nhược điểm: Gây trở ngại kỹ thuật để xây dựng một SaaS hiệu quả với mô hình nhiều khách hàng.
