Sikkerhed i æteren

I 2006, da Amazon introducerede Elastic Compute Cloud (EC2), var det et skelsættende begivenhed i søgen efter at omdanne computer til et allestedsnærværende værktøj, som elektricitet. Pludselig kunne enhver scrolle gennem en online-menu, piske et kreditkort frem og hyre så mange beregningshestekræfter som nødvendigt og betale for det til en fast sats: oprindeligt 10 cents i timen for at bruge Linux (og fra og med 2008, 12,5 cent i timen for at bruge Windows). Disse systemer ville køre på virtuelle maskiner, der kunne oprettes og konfigureres på et øjeblik, og forsvinder lige så hurtigt, når de ikke længere er nødvendige. Efterhånden som deres behov voksede, kunne kunderne blot sætte flere kvartaler i målerne. Amazon ville tage sig af besvær som vedligeholdelse af datacenter og netværk. De virtuelle maskiner ville selvfølgelig køre inde i de rigtige: de tusindvis af brummende, blinkende servere samlet i Amazons datacentre rundt om i verden. Cloud computing-tjenesten var effektiv, billig og lige så tilgængelig for enkeltpersoner, virksomheder, forskningslaboratorier og offentlige myndigheder.

Men det udgjorde også en potentiel trussel. EC2 bragte til masserne noget, der engang hovedsageligt var begrænset til virksomhedens it-systemer: teknik, hvor Oz-lignende programmer kaldet hypervisorer skaber og styrer virtuelle processorer, netværk og diskdrev, hvoraf mange kan fungere på de samme fysiske servere. Computersikkerhedsforskere havde tidligere vist, at når to programmer kører samtidigt på det samme operativsystem, kan en angriber stjæle data ved at bruge et aflytningsprogram til at analysere, hvordan disse programmer deler hukommelsesplads. De hævdede, at de samme slags angreb også kunne fungere i skyer, når forskellige virtuelle maskiner kører på den samme server.

Denne historie var en del af vores januar 2010-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

I den enorme mængde af en sky-indstilling virkede muligheden for, at en hacker endda kunne finde det tilsigtede bytte på en bestemt server, fjern. I år gik tre dataloger ved University of California, San Diego, og en ved MIT imidlertid videre og gjorde det (se Snooping Inside Amazon's Cloud i ovenstående billeddiasshow). De hyrede nogle virtuelle maskiner til at tjene som mål og andre til at tjene som angribere - og forsøgte at få begge grupper hostet på de samme servere i Amazons datacentre. I sidste ende lykkedes det dem at placere ondsindede virtuelle maskiner på de samme servere som mål 40 procent af tiden, alt sammen for nogle få dollars. Selvom de faktisk ikke stjal data, sagde forskerne, at et sådant tyveri var teoretisk muligt. Og de demonstrerede, hvordan selve fordelene ved cloud computing – let adgang, overkommelighed, centralisering og fleksibilitet – kunne give anledning til nye former for usikkerhed. Amazon understregede, at ingen med succes har angrebet EC2 på denne måde, og at virksomheden nu har forhindret den specifikke form for angreb (selvom det forståeligt nok ikke ville specificere hvordan). Men hvad Amazon ikke har løst - hvad ingen endnu har løst - er sikkerhedsproblemet, der ligger i skyernes størrelse og struktur.

SNOKER INDE I AMAZONS SKY
Forskere fandt for nylig ud af en måde at placere ondsindede virtuelle maskiner på serverne, der hoster virtuelle maskiner, der er tildelt tiltænkte ofre i Amazons Elastic Compute Cloud, som de siger kunne gøre det muligt for en angriber at stjæle data. Amazon siger, at det siden har forhindret denne form for angreb, og at truslen om datatyveri kun havde været teoretisk. Her er hvordan forskerne gjorde det.
en. Forskerne hyrede virtuelle offermaskiner (VM'er) fra Amazons sky og noterede maskinernes IP-adresser. De lærte, at hvis de købte flere VM'er på næsten samme tid, ville disse maskiner have lignende IP-adresser, hvilket indikerer, at de sandsynligvis var hostet på den samme server.

Cloud computing – programmer og tjenester leveret over internettet – ændrer hurtigt den måde, vi bruger computere på ( se Briefing, juli/august 2009 og Skyer, stigende i ovenstående diasshow) . Gmail, Twitter og Facebook er for eksempel alle cloud-applikationer. Web-baserede infrastrukturtjenester som Amazons – såvel som versioner fra leverandører som Rackspace – har tiltrukket legioner af erhvervskunder og institutionelle kunder tiltrukket af deres effektivitet og lave omkostninger. Kundekredsen for Amazons cloud-tjenester omfatter nu New York Times og Pfizer. Og Googles browser og kommende operativsystem (begge kaldet Chrome) betyder at give nem adgang til cloud-applikationer.

Selv langsomme regeringsorganer går i gang: Byen Los Angeles bruger Googles Apps-tjeneste til e-mail og andre rutineapplikationer, og Det Hvide Hus lancerede for nylig www.apps.gov at tilskynde føderale agenturer til at bruge cloud-tjenester. Luftfarts-, detail- og finansindustrien er eksempler på dem, der kunne drage fordel af cloud computing, siger Dale Jorgenson, en Harvard-økonom og ekspert i informationsteknologiens rolle i national produktivitet. Fokus for it-innovation er flyttet fra hardware til softwareapplikationer, siger han. Mange af disse applikationer foregår i et hæsblæsende tempo, og cloud computing vil være en fantastisk faciliterende teknologi for mange af disse mennesker.

to. De indså, at for at øge chancerne for at placere en ondsindet VM på den samme server som en offer-VM, ville de være nødt til at tvinge et offer til at leje en maskine på et bestemt tidspunkt. En måde at gøre dette på, siger de, ville være at bombardere ofrets hjemmeside med anmodninger, hvilket tvinger offeret til at øge kapaciteten.

Selvfølgelig kan intet af dette ske, medmindre cloud-tjenester holdes sikre. Og det er de ikke

uden risiko. Når tusindvis af forskellige klienter bruger den samme hardware i stor skala, hvilket er nøglen til den effektivitet, som cloud computing giver, kan ethvert nedbrud eller hack vise sig at være ødelæggende for mange. I dag har du disse enorme, gigantiske cloud-udbydere med tusinder og atter tusinder af virksomheder cohostet i dem, siger Radu Sion, en datalog ved State University of New York i Stony Brook. Hvis du ikke har alle, der bruger skyen, kan du ikke have en billig tjeneste. Men når du har alle, der bruger skyerne, har du alle disse sikkerhedsproblemer, som du pludselig skal løse.

Sky kriser

Cloud computing udgør faktisk flere separate, men relaterede sikkerhedsrisici. Ikke alene kan lagrede data blive stjålet af hackere eller mistet ved nedbrud, men en cloud-udbyder kan mishandle data – eller blive tvunget til at opgive dem som svar på en stævning. Og det er tydeligt nok, at sådanne sikkerhedsbrud ikke kun er stoffet i akademiske eksperimenter. I 2008 tvang en enkelt beskadiget bit i meddelelser mellem servere brugt af Amazons Simple Storage Service (S3), som giver online datalagring af gigabyte, systemet til at lukke ned i flere timer. I begyndelsen af ​​2009 var en hacker, der gættede rigtigt på svaret på en Twitter-medarbejders personlige e-mailsikkerhedsspørgsmål, i stand til at få fat i alle dokumenterne på den Google Apps-konto, medarbejderen brugte. (Hackeren sendte glædeligt nogle til nyhedsmedierne.) Derefter kompromitterede en fejl de delingsbegrænsninger, der blev lagt på nogle brugeres dokumenter i Google Docs. Skel blev slettet; alle, som du har delt dokumentadgang med, kan også se dokumenter, du har delt med andre.

Og i oktober mistede en million T-Mobile Sidekick-smartphones data efter en serverfejl hos Danger, et datterselskab af Microsoft, der leverede lageret. (Meget af dataene blev senere gendannet.) Især med applikationer leveret gennem offentlige skyer er overfladearealet af angreb meget, meget højt, siger Peter Mell, leder af skysikkerhedsteamet ved National Institute of Standards and Technology (NIST) i Gaithersburg, MD. Hver kunde har adgang til hver eneste knap og widget i den applikation. Hvis de har en enkelt svaghed, kan [en angriber] have adgang til alle data.

3. Da offeret hyrede nye VM'er til at håndtere den ekstra efterspørgsel, hyrede angriberen også VM'er. Ved at tjekke IP-adresser fandt forskerne ud af, at ofrene og angriberne endte på de samme Amazon-servere 40 procent af tiden.

Til alt dette er cloudindustriens generelle svar: Skyer er mere sikre end hvad du end bruger nu. Eran Feigenbaum, sikkerhedsdirektør for Google Apps, siger, at cloud-udbydere kan være foran sikkerhedstrusler meget mere effektivt end millioner af enkeltpersoner og tusindvis af virksomheder, der kører deres egne computere og serverrum. På trods af al hypen over Google Docs-fejlen, påpeger han, påvirkede den mindre end 0,05 procent af de dokumenter, som Google hostede. En af fordelene ved skyen var evnen til at reagere på en hurtig og ensartet måde på de mennesker, der var berørt, siger han. Det hele blev rettet, uden at brugerne skulle installere nogen software, uden nogen form for vedligeholdelse af serveren. Tænk på, hvordan sikkerheden kan kompromitteres i traditionelle omgivelser, tilføjer han: to tredjedele af respondenterne i en undersøgelse indrømmede at have forlagt USB-nøgler, mange af dem har private firmadata; mindst to millioner bærbare computere blev stjålet i USA i 2008; virksomheder kan tage tre til seks måneder at installere presserende sikkerhedsrettelser, ofte på grund af bekymring for, at rettelserne vil udløse nye fejl. Man kan ikke få 100 procent sikkerhed og stadig administrere brugervenlighed, siger han. Hvis du vil have et perfekt sikkert system, tag en computer, afbryd den fra eksterne kilder, sæt den ikke på et netværk, hold den væk fra vinduer. Lås den inde i et pengeskab.

Men det er ikke alle, der er så glade. På en computersikkerhedskonference sidste forår kaldte John Chambers, formanden for Cisco Systems, cloud computing for et sikkerhedsmareridt, der ikke kan håndteres på traditionelle måder. Ved samme begivenhed sagde Ron Rivest, MIT-computerforskeren, der opfandt RSA-krypteringsalgoritmen med offentlig nøgle, der er meget brugt i e-handel, at

selve sigt skyen måske bedre erstattes af sump computing . Senere forklarede han, at han mente, at forbrugerne skulle granske cloud-industriens blæsende sikkerhedspåstande: Min bemærkning var ikke beregnet til at sige, at cloud computing virkelig er 'sump computing', men snarere, at terminologi har en måde at påvirke vores opfattelser og forventninger. Således, hvis vi holder op med at bruge sætningen skyen og begyndte at bruge sump computing i stedet kan vi finde os selv i at være meget mere nysgerrige omkring de tjenester og sikkerhedsgarantier, som 'sump computing-udbydere' giver os.

Fire. Da de ondsindede VM'er var på den samme server som ofrets VM'er, var forskerne i stand til at vise, at de kunne overvåge ofrets brug af computerressourcer. De sagde, at direkte datatyveri også ville være muligt, selvom de ikke tog dette skridt.
Kilde: Ristenpart et al, 2009. Hej, du, kom væk fra min sky: udforske informationslækage i tredjeparts computerskyer. I den Proceedings of the 16th ACM Conference on Computer and Communications Security.

Et lignende synspunkt, hvis det er mindre farverigt udtrykt, animerer en ny indsats fra NIST for at definere, hvad cloud computing er, og hvordan dets sikkerhed kan vurderes. Alle har forvirring om dette emne, siger Peter Mell; NIST er på sin 15. version af dokumentet, der definerer begrebet. Den typiske cloud-definition er vag nok til, at den omfatter al eksisterende moderne it, siger han. Og det er problematisk at prøve at trække unikke sikkerhedsproblemer ud. NIST håber, at identifikation af disse bekymringer tydeligere vil hjælpe industrien med at skabe nogle fælles standarder, der vil holde data mere sikre. Agenturet ønsker også at gøre skyerne interoperable, så brugerne nemmere kan flytte deres data fra den ene til den anden, hvilket kan føre til endnu større effektivitet.

I betragtning af industriens hurtige vækst, de uklare forhold i dens nuværende sikkerhedsstandarder og de anekdotiske beretninger om nedbrud, er det ikke overraskende, at mange virksomheder stadig ser skævt til tanken om at placere følsomme data i skyer. Selvom sikkerheden i øjeblikket er ret god, bliver cloud-udbydere nødt til at bevise deres pålidelighed på lang sigt, siger Larry Peterson, en datalog ved Princeton University, som leder en internettestseng kaldet PlanetLab Consortium. Cloud-udbyderen kan have passende sikkerhedsmekanismer, siger Peterson. Men kan jeg stole på, at han ikke kun vil beskytte mine data fra en tredjepart, men at han ikke vil udnytte mine data, og at dataene vil være der fem år eller 10 år fra nu? Ja, der er sikkerhedsproblemer, der kræver opmærksomhed. Men teknologien i sig selv er ikke nok. Teknologien her kan være foran komforten og tilliden.

Cloud infrastruktur: Flere og flere computertjenester bliver leveret over internettet. Bag teknologien er enorme fjerntliggende datacentre som disse to bygninger på størrelse med fodboldbanen, som Google driver i The Dalles, OR, der blev vist under deres opførelse for fire år siden.

I et ubestemmelig datacenter i Somerville, MA, lige uden for Boston, ligger en håndgribelig påmindelse om den mistillid, som Petersonis taler om. Centret ejes af et lille firma kaldet 2N+1, som tilbyder virksomheder kølet gulvplads, sikkerhed, elektricitet og tilslutningsmuligheder. På første sal er en samling af et dusin sorte kabinetter fyldt med servere. Vincent Bono, en medstifter af 2N+1, forklarer, at disse er hans første kundes ejendom, en nationalbank. Det valgte at beholde sine egne servere i stedet for at hyre en sky. Og for sikkerheden valgte banken den håndgribelige slags: et stålhegn.

Kryptering af skyen

Cloud-udbydere har endnu ikke et virtuelt stålhegn til at sælge dig. Men som minimum kan de love at opbevare dine data på servere i f.eks. USA eller EU af lovoverholdelse eller andre årsager. Og de arbejder på virtuelle vægge: I august annoncerede Amazon planer om at tilbyde en privat cloud-tjeneste, der sikrer mere sikker passage af data fra et virksomhedsnetværk til Amazons servere. (Virksomheden sagde, at dette skridt ikke var et svar på undersøgelsen fra San Diego og MIT-gruppen. Ifølge Adam Selipsky, vicepræsident for Amazon Web Services, var problemet simpelthen, at der er et sæt kunder og en klasse af applikationer, der beder om endnu højere sikkerhedsniveauer end vores eksisterende tjenester.)

I mellemtiden dukker nye sikkerhedsteknologier op. En gruppe fra Microsoft har for eksempel foreslået en måde at forhindre brugere af en virtuel

maskine på en server fra at indsamle information ved at overvåge brugen af ​​delt cachehukommelse af en anden virtuel maskine på den samme server, noget som San Diego og MIT-forskerne foreslog var muligt. Og forskere hos IBM har foreslået en ny slags sikkerhedsmekanisme, der i bund og grund ville gennemsøge nye virtuelle maskiner, når de kommer ind i skyen. Software ville overvåge hver enkelt for at se, hvordan den fungerer og sikre dens integritet, delvist ved at udforske dens kode. Sådanne teknologier kan være klar til markedet inden for to eller tre år.

SKYER, STIGENDE
Traditionel it er kompleks at implementere og bærer høje overheadomkostninger ...
Omkostningsfordeling
Kilder: Merrill Lynch

Men fuld sikring af sikkerheden ved cloud computing vil uundgåeligt falde ind under kryptografi. Selvfølgelig kan cloud-brugere allerede kryptere data for at beskytte dem mod at blive lækket, stjålet eller – måske frem for alt – frigivet af en cloud-udbyder, der står over for en stævning. Denne tilgang kan dog være problematisk. Krypterede dokumenter gemt i en sky kan ikke let søges eller hentes, og det er svært at udføre beregninger på krypterede data. Lige nu kan brugere komme uden om disse problemer ved at efterlade deres oplysninger i skyen ukrypteret (i det klare) eller trække det krypterede materiale tilbage til deres egne sikre computeres sikkerhed og dekryptere det, når de vil arbejde med det. Rent praktisk begrænser dette brugen af ​​skyer. Hvis du rent faktisk skal downloade alt og flytte det tilbage til dets oprindelige sted, før du kan bruge de data, er det uacceptabelt i det omfang, vi står over for i dag, siger Kristin Lauter, der leder kryptografiforskningsgruppen hos Microsoft Research.

Nye krypteringsteknologier kan imidlertid beskytte data i skyer, selv når brugere søger i dem, henter dem og udfører beregninger på dem. Og dette kan gøre cloud computing langt mere attraktivt for brancher som bank og sundhedsvæsen, som har brug for sikkerhed for følsomme klient- og patientdata. For det første har flere forskergrupper udviklet måder at bruge hierarkisk kryptering til at give forskellige niveauer af adgang til krypterede cloud-data.

… men cloud computing-tjenester er yderst effektive, hvilket er en af ​​grundene til, at de vokser hurtigt.
Verdensomspændende IT-udgiftsprognoser, i milliarder
Kilder: IDC

En patient kunne for eksempel have en hovednøgle til sin egen elektroniske sygejournal; læger, forsikringsselskaber og andre kan få tildelt undernøgler, der giver adgang til visse dele af denne information.

Ideelt set ville vi gøre det mere praktisk at arbejde med følsomme data, der skal krypteres, såsom lægejournaler, så utilsigtede seere ikke kunne se dem, hvis de blev afsløret af et hack eller en fejl hos cloud-udbyderen. Det generelle tema for cloud computing er, at du ønsker at kunne outsource alle former for funktionalitet, men du ønsker ikke at give dit privatliv væk – og du har brug for meget alsidig kryptografi for at gøre det, siger Craig Gentry, en kryptografiforsker hos IBM's. Watson Research Center i Yorktown, NY. Det vil involvere kryptografi, der er mere kompliceret, end vi bruger i dag.

Indtil spørgsmål om privatliv og sikkerhed er behandlet, vil virksomhederne dog fortsat reservere cloud-tjenester til de mindst følsomme opgaver.
Sådan bruges offentlige skytjenester
Kilder: 451 Gruppe

For at finde og hente krypterede dokumenter arbejder grupper på Carnegie Mellon University, University of California, Berkeley og andre steder på nye søgestrategier, der starter med at tagge krypterede skybaserede filer med krypterede metadata. For at udføre en søgning krypterer brugeren søgestrenge ved hjælp af matematiske funktioner, der gør det muligt for strenge at finde matches i de krypterede metadata. Ingen i skyen kan se dokumentet eller endda søgetermen, der blev brugt. Microsoft Research introducerede for nylig en teoretisk arkitektur, der ville sy sammen flere krytografiske teknologier for at gøre den krypterede sky mere søgbar.

Problemet med, hvordan man manipulerer krypterede data uden at dekryptere dem, stødte i mellemtiden forskerne i årtier, indtil Gentry fik et gennembrud tidligt i 2009. Mens den underliggende matematik er en smule tyk, involverer Gentrys teknik at udføre beregninger på de krypterede data ved hjælp af en matematisk objekt kaldet et ideelt gitter. I hans skema kan enhver form for beregning udføres på data, der er sikkert krypteret inde i skyen. Skyen frigiver derefter de beregnede svar - i krypteret form, selvfølgelig - for brugere at afkode uden for skyen. Ulempen: processen æder enorme mængder af regnekraft, hvilket gør den upraktisk for skyer lige nu. Jeg tror, ​​man skal anerkende det for, hvad det er, siger Josyula Rao, senior manager for sikkerhed hos IBM Research. Det er ligesom den første flyvning, som Wright Brothers demonstrerede. Men, siger Rao, grupper hos IBM og andre steder arbejder på at gøre Gentrys nye algoritmer mere effektive.

Risici og fordele

Hvis cloud computing bliver sikkert nok til

bruges til sit fulde potentiale, kan der opstå nye og bekymrende problemer. For det første kan selv skyer, der er sikre fra almindelige hackere, blive centrale punkter i internetkontrol, advarer Jonathan Zittrain, medstifter af Harvards Berkman Center for Internet og Samfund og forfatter til Internettets fremtid – og hvordan man stopper det . Regulatorer, domstole eller overvældende embedsmænd kan se dem som praktiske steder at regulere og censurere, siger han.

Derudover kan cloud-udbydere selv slå ned på kunder, hvis f.eks. copyright-indehavere lægger pres på for at stoppe brugen af ​​fildelingssoftware. For mig, siger Zittrain, er det største problem inden for cloud-sikkerhed ikke Sidekick-situationen, hvor Microsoft mister dine data. Mere bekymrende for ham er regeringens øgede evne til at få dine ting og færre forfatningsmæssige beskyttelser mod det; regeringens øgede evne til at censurere; og øget evne for en leverandør eller regering til at kontrollere innovation og squash virkelig forstyrrende ting.

Zittrain frygter også, at hvis skyer dominerer vores brug af IT, kan de blive til den slags murede haver, der prægede internettet i midten af ​​1990'erne, hvor virksomheder som Compuserve, Prodigy og AOL leverede begrænsede menuer med online nyheder såsom nyheder. , e-handel og e-mail til hoi polloi. Når folk først vælger en sky og applikationer, de kan lide, siger han – Google Apps, for eksempel – kan de opleve, at de har begrænset adgang til fantastiske apps i andre skyer, ligesom Facebook-brugere ikke kan netværke med folk på MySpace.

Men sådanne bekymringer stopper ikke skyens opstigning. Og hvis cloud-sikkerhed opnås, kan fordelene være svimlende. Der er en forfærdelig mængde af computing og databasestyring, hvor cloud computing klart er relevant, siger Harvards Dale Jorgenson. Forestil dig, hvis nutidens nye online-depoter for personlige sundhedsdata, såsom Google Health og Microsoft HealthVault, kunne forbindes med det voksende antal elektroniske journalsystemer på hospitaler på en måde, der til enhver tid holder private data beskyttet. Den resulterende medicinske megacloud kunne sprede eksisterende applikationer billigt og effektivt til alle hjørner af lægestanden. Læger kunne nemt sammenligne patienters MR-scanninger, for eksempel med andre patienter rundt om i landet, og dykke ned i store databaser for at analysere effektiviteten af ​​behandlinger og forebyggende foranstaltninger (se Recept: Netværk, november/december 2009) . Potentialet der er enormt, fordi der er et par transformationer, der kan forekomme inden for medicin i den nærmeste fremtid fra enorme samlinger af medicinske journaler, siger Ian Foster, en datalog, der leder Computation Institute ved Argonne National Laboratory og University of Chicago . I dag, påpeger han, kræver individer adgang til deres egne medicinske oplysninger, mens medicinske institutioner søger nye kilder til genomiske og andre data. De to af dem kan sammen drives af storskaladeling af information, siger han. Og måske kan du gøre det i skyen. Men det har særligt udfordrende sikkerhedsproblemer.

Dette er ikke første gang, en ny informationsteknologi har givet dybe fordele, samtidig med at den øger potentielt uacceptable sikkerhedsrisici. Fremkomsten af ​​radio skabte lignende problemer for et århundrede siden, siger Whitfield Diffie, en af ​​pionererne inden for offentlig nøglekryptografi, som nu er gæsteprofessor ved Royal Holloway College ved University of London. Radio var så meget mere fleksibel og kraftfuld end hvad den erstattede – telegrafen – som dig havde at adoptere det for at overleve i forretninger eller krig. Fangsten var, at radio kan opfanges af alle. I radioens tilfælde erstattede hurtige, automatiserede krypterings- og dekrypteringsteknologier langsomme menneskelige indkodere, hvilket gjorde det sikkert nok til at realisere sit løfte. Skyer vil opleve en lignende udvikling. Skyer er systemer, siger NISTs Peter Mell. Og med systemer skal du tænke grundigt og vide, hvordan du håndterer problemer i det miljø. Skalaen er så meget større, og du har ikke den fysiske kontrol. Men vi synes, folk skal være optimistiske med hensyn til, hvad vi kan gøre her. Hvis vi er kloge til at implementere cloud computing med en klar forestilling om, hvad risikomodellerne er, vil vi måske kan rent faktisk redde økonomien gennem teknologi.

David Talbot er Teknologigennemgang 's chefkorrespondent.

skjule