隨著網絡空間高速發(fā)展，大規(guī)模網絡引發(fā)的安全運行防護復雜度激增。傳統的基于網絡邊界建立信任體系的安全防護模式逐漸失效，零信任網絡安全技術應運而生，并迅速成為當前網絡空間安全技術研究熱點。從傳統邊界防護存在的問題出發(fā)，分析了零信任模型產生的原因、基本概念和優(yōu)勢，并闡述了零信任安全網絡架構的組成要素和關鍵技術，最后探討了其在企業(yè)遠程移動辦公方面的應用，為新型數字化基建業(yè)務安全防護提供相關借鑒。

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　　引 言

　　隨著企業(yè)數字化轉型的逐漸深入，特別是移動互聯網、大數據、云計算、微服務為代表的新一代信息化建設愈演愈烈，伴隨而來的網絡安全風險及威脅也日益復雜，APT攻擊、身份假冒、內部威脅等新型網絡攻擊手段層出不窮，給數字時代的信息安全帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。

　　為了解決傳統的基于網絡邊界建立安全防護帶來的諸多問題，由研究機構Forrester的首席分析師JohnKindervag于2010年首次提出了“零信任網絡”的概念。零信任是一種全新的安全理念，它對網絡安全進行了范式上的顛覆，打破了網絡邊界的概念，引導網絡安全體系架構從網絡中心化向身份中心化的轉變，實現對用戶、設備和應用的全面、動態(tài)、智能訪問控制，建立應用層面的安全防護體系。谷歌公司早在2011年便啟動了名為BeyondCorp項目，旨在將零信任架構應用于客戶分布式訪問業(yè)務。2019年9月，工信部公開征求對《關于促進網絡安全產業(yè)發(fā)展的指導意見》的意見中，明確將“零信任安全”列入網絡安全亟需重點突破的關鍵技術。

　　本文首先分析了傳統網絡邊界防護體系的諸多缺陷，并詳細闡述了零信任安全網絡架構，以及涉及的關鍵功能組件和技術，在此基礎上，以移動遠程辦公應用為例，提出了基于零信任架構的安全防護應用解決方案。

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　　傳統網絡邊界防護存在的問題

　　傳統的網絡安全結構專注于對網絡邊界的監(jiān)管和防御，以邊界模型為基礎而逐漸完善，它的核心理念是分區(qū)、分層防護，目標是試圖把攻擊者阻擋在可信的內部網絡之外，具有強大的縱深防御能力。傳統網絡邊界防護模型如圖1所示。

　　圖1  傳統網絡邊界防護模型

　　典型邊界防護模型通過把網絡劃分為不同區(qū)域，不同區(qū)域授予了一定程度的信任。能夠被遠程訪問的應用服務器等高風險資源，被部署在可信區(qū)或特權區(qū)，通過部署在邊界隔離區(qū)的防火墻、IPS和VPN網關等安全設備對進入網絡流量進行嚴格監(jiān)控，目的是構建基于網絡邊界的外圍防御，從而一定程度確保隔離區(qū)以內私有網絡的安全。

　　這種傳統的網絡分區(qū)和城墻式隔離防護模型，至今仍然作為主流網絡安全防護架構發(fā)揮著積極作用，但是隨著網絡規(guī)模的爆發(fā)式增長和網絡攻擊手段越來越多樣化、隱蔽化，一個網絡即使采用了完備的邊界防御措施，仍然存在被攻陷的風險。邊界防護模型缺陷主要表現為以下幾個方面。

　?。?）缺乏網絡內部防護

　　基于邊界的防護策略采用嚴格監(jiān)控機制，對外網流量進行嚴格訪問控制，試圖在私有網絡和外網之間建立一堵防護墻，同時默認私有網絡內部是安全的，并為受保護的內部網絡賦予一定程度的信任，私有網絡內部主機自我保護能力較弱。這種城墻式防護模式無法有效阻止從內部網絡發(fā)起的攻擊，比如傳統的邊界VPN提供的安全防護能力，當網絡流量穿透隔離區(qū)后就會失效。攻擊者在突破外部防御后，能夠利用私有網絡內部漏洞和管理缺陷，獲取某主機權限，近而采用橫向移動方式對更高級別安全域服務實施攻擊。

　?。?）存在單點部署失效

　　在網絡邊界采用分布式部署安全設備，構建的廣域城墻式防御體系，隨著網絡規(guī)模的增大以及不同安全等級和防護水平的異構網絡互通互聯，擴大了網絡攻擊面。攻擊者通過集中攻破安全防御能力較弱的某些部署點，從而繞過具有較強安全防御網絡邊界，對網絡內部實施攻擊，使得整體網絡邊界防御體系崩塌。

　?。?）缺乏全局安全策略

　　傳統邊界防護機制規(guī)定了不同安全區(qū)域的訪問控制規(guī)則，比如對來自不可信區(qū)的網絡交互流量，通常采用基于密碼技術的強制身份認證及訪問控制，對可信區(qū)內部的網絡流量、用戶訪問等則基于一定程度的信任機制，采用弱化的安全策略控制，基本暢通無阻。這種差異化的安全控制策略，使得攻擊者不必強行攻破邊界防護，而可以將惡意軟件遠程投遞到網絡內部，在獲得訪問權限后，利用內部策略控制漏洞發(fā)起網絡攻擊。

　　上述問題產生的原因歸根到底是由于傳統網絡邊界構建的安全防護體系，是基于“私有網絡內部的系統和網絡流量是可信的”這一假設。隨著云計算、移動計算等新型數字基礎設施建設加速，IT技術架構發(fā)生了劇烈變革，網絡扁平化以及無邊界化趨勢，使得不可信網絡區(qū)域和安全可信的私有網絡區(qū)域界限愈發(fā)模糊，從而引導網絡安全體系架構，逐漸從以網絡為中心的分層防護，向以身份為中心的全域訪問控制轉變。

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　　零信任安全網絡架構研究

　　2.1　零信任概念和基本特征

　　零信任網絡以保護服務數據安全為目標，旨在解決“基于網絡邊界建立信任”這種理念本身固有的問題。它強調網絡是不可信的。它將網絡防御的邊界縮小到單個或更小的資源組，不再根據網絡區(qū)域位置授予預設信任權限，將防護措施從傳統的網絡層面擴展到應用層面。

　　零信任安全本質是以身份為中心進行動態(tài)訪問控制，構建從訪問主體到目標客體之間的端到端，具有最小訪問授權的網絡安全防護機制。

　　零信任網絡的基本概念建立在以下5個基本假定之上：

　?。?）網絡無時無刻不處于危險環(huán)境中。

　?。?）網絡中自始至終存在外部或內部威脅。

　　（3）網絡位置不足以決定網絡的可信程度。

　　（4）所有設備、用戶和網絡流量都應當經過認證和授權。

　?。?）安全策略必須是動態(tài)的，并基于盡可能多的數據源進行計算。

　　相比傳統的網絡邊界防護對象，零信任網絡將威脅源從網絡外部延伸至網絡內部，將網絡中一切行為實體均視為不可信，將邊界模型中的“信任但驗證”轉換到“從不信任，始終驗證”的模式。相應地，零信任安全網絡具有如下關鍵特征：

　　第一，多維身份認證。零信任網絡中，身份認證的概念不再局限于對單一用戶認證或設備進行認證，而是將用戶信息、設備信息、網絡流量以及應用訪問行為均作為廣義身份認證對象，對多維度身份組合，進行強制持續(xù)認證。

　　第二，動態(tài)訪問控制。零信任網絡是建立在身份認證和授權重構的訪問控制基礎上，并且訪問策略機制不是靜態(tài)不變，它基于網絡業(yè)務活動眾多屬性來實時分析當前訪問風險，并動態(tài)的調整控制策略和訪問權限來應對網絡攻擊。

　　第三，可變信任管理。零信任網絡擯棄了傳統的基于角色和權限預分配的靜態(tài)策略方式，采用細粒度信任度量機制，對網絡訪問業(yè)務活動進行持續(xù)監(jiān)控，并據此不斷更新網絡訪問實體的信任評分，并根據信任評分高低，賦予實體最小訪問權限。

　　2.2　零信任安全架構

　　美國國家標準技術研究院（NIST）對零信任架構定義為：零信任架構提供一系列概念、理念、組件及其交互關系，已便消除針對信息系統和服務進行精準訪問判定所存在的不確定性。文獻[4-5]分別從邏輯組件和技術方案層面研究了零信任架構的參考模型。

　　總的來說，零信任模型采用身份管理基礎設施、數據平面、控制平面三層架構，實現訪問主體到目標客體的端到端安全控制。零信任安全架構如圖2所示。

　　圖2  零信任安全架構

　　身份管理基礎設施作為權威、可信的第三方，是實現零信任架構以身份為中心的關鍵支撐。它負責為零信任網絡提供網絡實體統一身份認證、公鑰證書簽發(fā)及身份全生命周期管理等功能。

　　控制平面和數據平面為零信任架構核心支撐系統。其中控制平面實現對訪問主體的策略制定、信任管理和持續(xù)動態(tài)訪問授權等；數據平面由控制平面指揮和配置，接收來自控制平面下發(fā)的管控策略和網絡參數，實現對具體網絡訪問請求的策略控制執(zhí)行。

　　采用控制平面和數據平面分離設計，有效地縮小了網絡攻擊面，降低了零信任架構的安全風險，同時能夠更有效地對訪問實施策略管控。

　　2.3　關鍵功能組件

　　零信任安全在多維身份認證的基礎上，通過強化授權和信任管理，重構訪問控制安全架構。其關鍵功能組件包括策略執(zhí)行引擎、授權策略引擎和信任評估引擎等，各功能組件通常由各專用設備或子系統組成，通過協同配合，支撐零信任網絡的安全能力。

　?。?）策略執(zhí)行引擎

　　策略執(zhí)行引擎配置于數據平面，負責攔截網絡訪問請求，同時通過和授權策略引擎組件交互，完成對該訪問的授權決策，并根據決策結果，強制執(zhí)行。只有通過認證，并且具備訪問權限的請求才被予以訪問目標客體。此外策略執(zhí)行引擎還能夠針對網絡流程，動態(tài)配置加密算法參數、加密隧道等參數，對網絡流量實施加密保護，支持高性能和安全性的彈性功能伸縮。

　　（2）策略授權引擎

　　策略授權引擎部署在控制平面，和策略執(zhí)行引擎聯動，對訪問授權請求進行動態(tài)授權判定，并將決策結果返回策略執(zhí)行引擎組件強制執(zhí)行。這種控制平面和數據平面的分離部署方式，能夠支持實施、動態(tài)、按需的授權決策，同時有效地縮小了網絡攻擊面，降低了零信任架構的安全風險。

　　（3）信任評估引擎

　　信任評估引擎組件同樣部署在控制平面，和策略授權引擎聯動，基于一定算法，結合網絡上下文、基本屬性及訪問機制等安全要素，對網絡實體及訪問請求風險進行量化評估，策略授權引擎根據信任評估水平，近一步生成授權決策，確定網絡活動的合法性。

　　2.4　關鍵技術

　　零信任安全網絡在控制平面和數據平面分離設計的基礎上，采用了包括網絡代理、可變信任評估和動態(tài)訪問控制等關鍵技術，共同構建零信任安全防護體系。

　?。?）網絡代理技術

　　網絡代理技術是在用戶和設備成功通過認證的基礎上，將包括用戶、應用程序以及設備等網絡身份實體信息進行整合后，作為訪問請求唯一主體，提供的實時訪問控制依據。

　　網絡代理代表了用戶信息、設備狀態(tài)、網絡地址、業(yè)務上下文以及訪問時間、空間位置等各個維度的身份實體屬性，在授權申請時刻的實時狀態(tài)。具有即時性特征，在申請授權時按需臨時產生。這種對多維度身份屬性，執(zhí)行整體申請授權的訪問機制，有效地避免了對每個單一屬性授權的復雜性，同時降低基于單一維度實施訪問授權的漏洞風險。

　　（2）可變信任評估技術

　　可變信任評估技術對網絡代理提供的多維度實時屬性信息，進行實時信任評估和分析，通過持續(xù)量化評估網絡活動風險等級，為訪問授權提供判斷依據。

　　該技術在使用了靜態(tài)規(guī)則匹配的基礎上，還采用機器學習、人工智能等技術，通過對網絡活動數據特征提取、模型訓練等過程，構建信任評估模型，利用模型輸出和人工定義風險評分，實現模型的驗證和評估，并正向反饋至評估模型，提升模型分析準確性，增強信任評估的智能化水平和準確性，應對日益復雜的未知網絡威脅。

　?。?）動態(tài)訪問控制技術

　　傳統訪問控制基于網絡實體定義和預分配的二值判定策略，通常利用靜態(tài)授權規(guī)則，以及黑白名單等手段，對業(yè)務訪問執(zhí)行一次性評估。而零信任架構采用安全和易用平衡的持續(xù)度量，執(zhí)行動態(tài)訪問控制，基于可變信任評估，訪問主題的授權范圍會根據過去和當前行為、身份信息及網絡環(huán)境的等因素影響，不斷變化，對每次業(yè)務訪問動態(tài)實施最小授權，解決了傳統靜態(tài)控制機制下，安全策略動態(tài)性不足問題，增強了零信任網絡防御任意威脅的能力。

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　　零信任網絡安全應用研究

　　3.1　遠程移動辦公應用安全風險

　　隨著信息技術發(fā)展，移動遠程辦公已成為一種新型高效辦公模式，在2020年初新冠疫情爆發(fā)的情況下，越來越多的企業(yè)選擇了移動遠程辦公，一方面，有效地促進了企業(yè)復工復產，同時對抑制了疫情的近一步集中爆發(fā)，起到了積極作用。

　　但另一方面，由于遠程辦公涉及到不同種類的用戶終端，以及公共網絡傳輸環(huán)境的復雜性，使得企業(yè)敏感信息在訪問、處理、傳輸、應用等過程中，存在著很大的信息安全風險，安全成為了移動遠程辦公亟需解決的關鍵問題，主要表現為以下幾方面。

　　（1）網絡開放性增加

　　目前遠程移動辦公多采用基于公共互聯網設施，建立企業(yè)VPN通道，實現對企業(yè)內部服務的遠程訪問。這種建立在公開網絡基礎上的信息交換，使得內外網絡邊界更加模糊化，增加了網絡攻擊面，通過VPN訪問的方式，本質上還是利用傳統的邊界防護的思想，企圖在企業(yè)內網和互聯網之間建立牢固的“護城河”。

　?。?）接入設備多樣性增加

　　遠程移動辦公允許員工使用包括智能手機、辦公平板、家用PC機等多種類型用戶終端，隨時隨地登錄訪問服務。各種接入設備的身份管理強度、設備安全性均參差不齊。通過這些用戶終端實施遠程訪問，給企業(yè)內網帶來了極大安全隱患。

　?。?）業(yè)務傳輸復雜性增加

　　遠程移動辦公將之前企業(yè)內部流通的業(yè)務信息，完全暴露在公共網絡上，愈發(fā)復雜的業(yè)務處理，使得企業(yè)敏感數據和個人數據在網絡上頻繁傳輸，增加了數據泄漏和濫用的風險。

　　3.2　基于零信任的企業(yè)移動遠程辦公安全架構

　　針對遠程移動辦公應用迫切的安全防護需求，零信任安全架構利用多維身份認證、持續(xù)信任管理和動態(tài)訪問控制等關鍵能力，并結合企業(yè)當前的信息化網絡建設現狀，構建基于零信任的企業(yè)移動遠程辦公安全架構，如圖3所示。

　　圖3  基于零信任的移動遠程辦公安全架構

　　信任評估服務器和訪問授權系統構成零信任網絡架構的控制平面；數據平面由目前已部署的直接處理網絡流量的防火墻、IDS入侵檢測等安全設備以及應用服務網關組成；企業(yè)統一身份認證系統、數字證書管理系統等，構成企業(yè)身份管理基礎設施。

　　智能手機、辦公平板和PC客戶端等各類遠程訪問終端，通過公共互聯網接入企業(yè)內網時，數據平面捕獲網絡訪問，首先對用戶和設備進行身份認證，認證成功后向控制平面發(fā)起訪問授權請求。控制平面組件檢查請求相關數據，采用細粒度業(yè)務管控策略，分析評估訪問主體的信任度，確定訪問授權級別，同時將授權判定結果，以控制策略方式下發(fā)，重新配置數據平面，對請求授予最小訪問權限。在獲取訪問許可后，遠程訪問終端可通過數據平面訪問企業(yè)內部應用服務和數據信息。

　　采用零信任網絡架構，增強企業(yè)遠程移動辦公應用安全防護能力，能夠有效地緩解端到端的應用訪問風險，為企業(yè)常態(tài)化遠程辦公以及近一步的數字化轉型保駕護航。

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　　結 語

　　數字新時代下，異構網絡之間互聯互通愈發(fā)頻繁，企業(yè)內外網界限的越發(fā)模糊，同時隨著網絡攻防技術的不斷發(fā)展，傳統的基于網絡邊界的安全防護策略，已難以應對層出不窮的網絡攻擊。采用以身份為中心的零信任安全架構，利用基于多維屬性的可變信任管理、最小授權的動態(tài)訪問控制，構建“端到端”的應用安全防護體系，將逐漸成為企業(yè)網絡安全發(fā)展新趨勢，推動企業(yè)網絡安全架構的轉型和變革。