CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ VẤN ĐỀ AN NINH AN TOÀN. Trong những năm trở lại đây, điện toán đám mây (cloud-computing) đang trở thành một trong những thuật ngữ mà ngành công nghệ thông tin trên toàn thế giới quan tâm nhất. Nhiều tổ chức lớn bắt đầu quan tâm đến việc khai thác và nghiên cứu triển khai công nghệ này để giảm thiểu chi phí trong việc quản lý và cơ sở hạ tầng như Google, IBM, và Amazon. Sự phát triển của điện toán đám mây sẽ là bước ngoặt của ngành công nghệ thông tin, tương tự như sự ra đời của World Wide Web hay là thương mại điện tử (e-commerce).
Trong tương lai, sẽ có sự thay đổi lớn trong lĩnh vực công nghệ thông tin, nơi mà các cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin, các ứng dụng, các tài nguyên, các công việc hỗ trợ được duy trì và hoạt động bởi các nhà cung cấp công nghệ thông tin lớn và triển khai trên đám mây. Trong chương này của đồ án sẽ trình bày cái nhìn tổng quan nhất về công nghệ điện toán đám mây ở các khía cạnh như lịch sử ra đời, mô hình kiến trúc, các vấn đề an ninh an toàn trong điện toán đám mây nói chung. Tổng quan về điện toán đám mây.1 Lịch sử và tình hình phát triển. 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 7 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.” Thuật ngữ Cloud Computing ra đời giữa năm 2007 không phải để nói về một trào lưu mới, mà để khái quát lại các hướng đi của cơ sở hạ tầng thông tin vốn đã và đang diễn ra từ mấy năm qua. Quan niệm này có thể được diễn giải một cách đơn giản: các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ và các dịch vụ sẽ nằm tại các máy chủ ảo (đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn phòng (trên mặt đất) để mọi người kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần. Với các dịch vụ sẵn có trên Internet, doanh nghiệp không phải mua và duy trì hàng trăm, thậm chí hàng nghìn máy tính cũng như phần mềm. Họ chỉ cần tập trung vào kinh doanh lĩnh vực riêng của mình bởi đã có người khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thông tin thay họ.
Google, theo lẽ tự nhiên, nằm trong số những hãng ủng hộ điện toán máy 8 chủ ảo tích cực nhất bởi hoạt động kinh doanh của họ dựa trên việc phân phối các cloud (virtual server). Đa số nguời dùng Internet đã tiếp cận những dịch vụ đám mây phổ thông nhu e-mail, album ảnh và bản đồ số.1 Mô hình điện toán đám mây. Hiện nay với sự tham gia của các công ty lớn nhu Microsoft, Google, IBM hay Amazon. đã thúc đẩy Cloud Computing phát triển ngày càng mạnh mẽ.
Nếu nhu trong năm 2010, ngành công nghiệp điện toán đám mây có giá trị vào khoảng 24.63 tỷ USD thì con số này uớc đạt là trên 156 tỷ USD năm 2020 (Theo Statista - Một công ty thống kê có trụ sở ở Đức). Tình hình phát triển của điện toán đám mây từ năm 2010 đến năm 2020 Bên cạnh đó, theo Forbes, ba phần tư số người được hỏi cho biết có sử dụng ít nhất một dạng nền tảng điện toán đám mây nào đó, đó có thể là các dịch vụ email, lưu trữ ảnh, stream nhạc trực tuyến hay thậm chí là cả danh bạ và lịch. Và ba nền tảng được sử dụng nhiều nhất là Google, Microsoft và Amazon. Ở khía cạnh doanh nghiệp, có 86% số công ty có sử dụng nhiều hơn một dịch vụ điện toán đám mây và thường con số này là bốn dịch vụ.
Các nghiên cứu cũng dự đoán rằng sẽ có trên 50% lượng dữ liệu được chuyển lên đám mây trong 5 đến 10 năm tới. Và cho đến năm 2017, lượng dữ liệu đám mây của khu vực Châu Á - Thái Bình Dương đạt 1.5 Zb (1 Zettabyte = 1 triệu Terabyte), theo sau đó là khu vực Bắc Mỹ với 1. Dưới đây là bảng số liệu thống kê từ tổ chức Endurance về tỷ lệ các dạng dữ liệu được lưu trữ trên đám mây: 10 Hình 1. Bảng thống kê các dạng dữ liệu được lưu trữ trên đám mây.2 Đặc điểm của điện toán đám mây.
• Thuận lợi: - Chi phí đầu tư thấp: Theo mô hình truyền thống, để có được sơ sở hạ tầng, máy móc và nguồn nhân lực thì người sử dụng cần thời gian và kinh phí để xây dựng kế hoạch, đầu tư cơ sơ hạ tầng, đầu tư máy móc và người quản trị. Chi phí này là không nhỏ và đôi khi lại không được sử dụng hiệu quả, ví dụ như không đáp ứng được đủ hoặc không sử dụng hết công suất sau khi đưa vào sử dụng. Các khó khăn này sẽ được giải quyết trong mô hình điện toán đám mây, với phương châm “pay as you use” (người dùng chỉ phải trả tiền cho những gì mình đã sử dụng). - Tốc độ xử lý nhanh, không còn phụ thuộc vào thiết bị và vị trí địa lý: cho phép người dùng truy cập và sử dụng hệ thống thông qua trình duyệt web ở bất kỳ đâu và trên bất kỳ thiết bị nào mà họ sử dụng (như là PC hoặc là thiết bị di động.) - Dễ dàng mở rộng, nâng cấp: Thay vì phải đầu tư mới hoặc nâng cấp phần cứng, phần mềm, đội ngũ quản trị.
Để mở rộng hay nâng cấp hệ thống thì với điện toán đám mây người sử dụng chỉ việc gửi yêu cầu cho nhà cung cấp dịch vụ. 11 • Khó khăn: - Tính riêng tư: Các thông tin về người dùng và dữ liệu được chứa trên đám mây không chắc chắn được đảm bảo tính riêng tư và các thông tin đó cũng có thể bị sử dụng vì một mục đích khác. - Tính sẵn sàng: Các trung tâm điện toán đám mây hay hạ tầng mạng có thể gặp sự cố, khiến cho dịch vụ đám mây bị “treo” bất ngờ, nên người dùng không thể truy cập các dịch vụ và dữ liệu của mình trong những khoảng thời gian nào đó. - Khả năng mất dữ liệu: Một vài dịch vụ lưu trữ dữ liệu trực tuyến trên đám mây bất ngờ ngừng hoạt động hoặc không tiếp tục cung cấp dịch vụ, thậm chí một vài trường hợp, vì một lý do nào đó, dữ liệu người dùng bị mất và không thể phục hồi được.
- Khả năng bảo mật: Vấn đề tập trung dữ liệu trên các “đám mây” là cách thức hiệu quả để tăng cường bảo mật, nhưng mặt khác cũng chính là mối lo của người sử dụng dịch vụ điện toán đám mây, bởi lẽ một khi các đám mây bị tấn công hoặc đột nhập, toàn bộ dữ liệu sẽ bị chiếm dụng.3 Mô hình kiến trúc điện toán đám mây.1 Phân lớp dịch vụ điện toán đám mây. Các mô hình kiến trúc dịch vụ điện toán đám mây đều có ba loại dịch vụ cơ bản là: Dịch vụ cơ sở hạ tầng (Infrastructure as a Service - IaaS), dịch vụ nền tảng (Platform as a Service - PaaS) và dịch vụ phần mềm (Software as a Service - SaaS). Cách phân loại này được gọi là mô hình SPI (Software - Platform - Infrastructure). 12 Packaged Infrastructure Platform Software (as a Service) (as a Service) (as a Service) Software Applications Applications Runtime Runtime Middleware Middleware Virtualization Virtualization Servers Servers Storage Storage Networking Networking Hình 1.
Mô hình SPI • Infrastructure as a service (laaS) Cung cấp cho nguời dùng hạ tầng nhu một dịch vụ (thuờng là duới các hình thức máy ảo). Dịch vụ IaaS cung cấp các dịch vụ cơ bản nhu các máy chủ ảo, luu trữ dữ liệu, cơ sở dữ liệu trên một nền tảng để triển khai và chạy các ứng dụng của nguời sử dụng. Những đặc trung tiêu biểu của dịch vụ hạ tầng: J Cung cấp tài nguyên nhu là dịch vụ: bao gồm cả máy chủ, thiết bị mạng, bộ nhớ, CPU, không gian đĩa cứng, trang thiết bị trung tâm dữ liệu. J Khả năng mở rộng linh hoạt, chi phí thay đổi tùy theo thực tế.
J Nhiều nguời có thể dùng chung trên một tài nguyên. J Cấp độ doanh nghiệp: đem lại lợi ích cho công ty bởi một nguồn tài nguyên tính toán tổng hợp. Lợi ích của laas: Các tổ chức, cá nhân tiết kiệm được vốn đầu tư vào hệ thống là rất lớn, vì các doanh nghiệp sẽ không cần phải đầu tư thêm các máy chủ, thường chỉ chạy 70% công suất hai hoặc ba lần trong năm, thời gian còn lại chỉ chạy 7-10%. • Platform as a Service (PaaS) 13 Dịch vụ nền tảng cung cấp giao diện lập trình ứng dụng (API_Application Programing Interface) cho phát triển ứng dụng trên một nền tảng trừu tượng.
PaaS cung cấp nền tảng tính toán và một tập các giải pháp nhiều lớp. Nó hỗ trợ việc triển khai ứng dụng mà người sử dụng không cần quan tâm đến sự phức tạp của việc trang bị và quản lý các lớp phần cứng và phần mềm bên dưới.