2020年9月11日,美國陸軍發(fā)布了2020年版《陸軍云計劃》(以下簡稱“云計劃”),以期在全球范圍內(nèi)建立一種“可見、可訪問、可理解、可信、可互操作且安全”(VAUTIS)的云環(huán)境。該計劃提出了六項戰(zhàn)略目標,梳理了美國陸軍現(xiàn)代化進程中面臨的緊迫任務(wù),并點明了構(gòu)建VAUTIS環(huán)境的工作重點。美國陸軍打算將其財政和人事資源向“云計劃”所述事項傾斜,以建立一套彈性的信息生態(tài)系統(tǒng)來保護美軍的關(guān)鍵信息。
一、發(fā)布背景
“云計劃”與《國防部云計算戰(zhàn)略》、《陸軍云計算戰(zhàn)略》及《陸軍數(shù)字計劃》等文件一脈相承,并在此基礎(chǔ)上進一步完善了美軍關(guān)于發(fā)展軍用云的指導思想、總體設(shè)計和體系建設(shè)。早在2009年,美國國防部就提出了覆蓋陸地、海上、空中和太空的數(shù)據(jù)共享概念。2012年,《國防部云計算戰(zhàn)略》自上而下地指導了各軍種如何將存儲設(shè)施、計算平臺和軟件服務(wù)轉(zhuǎn)移到云環(huán)境中。為了使這一戰(zhàn)略在美國陸軍中落地,同時也為了追趕率先發(fā)展出“作戰(zhàn)云”(Combat Cloud)的美國空軍,美國陸軍于2015年制定了《陸軍云計算戰(zhàn)略》,以便對陸軍信息技術(shù)(IT)基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用平臺、數(shù)據(jù)資產(chǎn)、業(yè)務(wù)流程和慣例向云環(huán)境的轉(zhuǎn)移進行總體布局。在向云環(huán)境轉(zhuǎn)移的過程中,美國陸軍逐漸意識到數(shù)據(jù)的重要意義,于是又在2019年發(fā)布了《陸軍數(shù)據(jù)計劃》,專門指導陸軍如何通過安全且彈性的混合云解決方案來管理、分析和利用數(shù)據(jù),同時也為今年的“云計劃”奠定了基礎(chǔ)。
基于此,“云計劃”取代了2015年的《陸軍云計算戰(zhàn)略》,成為美國陸軍關(guān)于云環(huán)境建設(shè)的最新總體指導文件。與《陸軍云計算戰(zhàn)略》相比,“云計劃”結(jié)合美國陸軍近年來的實踐經(jīng)驗,提出了實施集中式云管理以及開發(fā)、安全與運行(DevSecOps)協(xié)作機制等更加具體的舉措。
二、主要內(nèi)容
“云計劃”探討了美國陸軍數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中的諸多問題,其中涉及到架構(gòu)、服務(wù)、數(shù)據(jù)、試點、管理、運營、采辦和人事等方面,并重點關(guān)注了云架構(gòu)的構(gòu)建、立足于云的快捷數(shù)字服務(wù)以及安全環(huán)境下的數(shù)據(jù)互通。
2.1 明確云戰(zhàn)略目標,推動數(shù)字服務(wù)便利化
為使美國陸軍適應(yīng)不斷變化的數(shù)字環(huán)境,并借助云技術(shù)來鞏固其在網(wǎng)絡(luò)空間內(nèi)的優(yōu)勢地位,“云計劃”提出了以下六大戰(zhàn)略目標:加快數(shù)據(jù)驅(qū)動型決策,縮短軟件部署時間,優(yōu)化安全認證流程,將云設(shè)計、軟件開發(fā)和數(shù)據(jù)工程作為核心能力,設(shè)計軟件以適應(yīng)難以捉摸的世界,以及提升IT資產(chǎn)/成本的透明度和問責水平。提出這些目標的核心思路是推動數(shù)字服務(wù)便利化,以便通過更加靈活、快速且廉價的數(shù)字服務(wù),來提升美國陸軍在數(shù)字領(lǐng)域的安全性、適應(yīng)性、敏捷性和經(jīng)濟性。在“云計劃”看來,美國陸軍不能將這些目標視作一勞永逸的短期任務(wù),而是應(yīng)視作需要長期堅持不懈的遠景方針。
2.2 建立統(tǒng)一架構(gòu),形成多密級環(huán)境
“云計劃”指出,美國陸軍設(shè)立的企業(yè)云管理辦公室(ECMO)將在陸軍范圍內(nèi)建立統(tǒng)一的標準化云架構(gòu)。這種云架構(gòu)將首先用于非保密級(即影響等級(IL)2、4和5的信息)環(huán)境,成熟后再用于保密級(如秘密級/IL 6的信息,以及絕密級/敏感限定信息(SCI))環(huán)境。按照美國陸軍的設(shè)想,這種云架構(gòu)既適用于陸軍的通用云cARMY,也適用于“軟件即服務(wù)”(SaaS)服務(wù)(如“國防企業(yè)辦公室解決方案”)和“基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)”(IaaS)服務(wù)(如milCloud 2.0)所需的專設(shè)云。此外為了吸納“基礎(chǔ)設(shè)施即代碼”(IaC)、“配置即代碼”(CaC)、“軟件定義型網(wǎng)絡(luò)”(SDN)和自動縮放等新穎理念,整個云架構(gòu)都將廣泛采用自動化技術(shù)。云架構(gòu)中還將設(shè)置供租用者使用的公共云組件,以暢通數(shù)據(jù)操作、安全認證、軟件開發(fā)和云使用環(huán)節(jié)。
就具體的云而言,cARMY已獲準提供IL 2、IL 4和IL 5的公共服務(wù),并將在2021財年初獲準提供IL 6的公共服務(wù)。而按照陸軍情報副參謀長(G2)的授權(quán),“軍事情報計劃”(MIP)和“國家情報計劃”(NIP)范圍內(nèi)的應(yīng)用程序和系統(tǒng)則將采用“陸軍機器學習商業(yè)云服務(wù)提供商”(AC2SP)提供的環(huán)境。目前AC2SP已提供絕密級數(shù)據(jù)環(huán)境,到2020財年年底時還將提供非保密級和秘密級數(shù)據(jù)環(huán)境。
2.3 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),拓展戰(zhàn)術(shù)云范圍
“云計劃”指出,雖然圍繞cARMY的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型工作將立足于美國本土,但美國陸軍仍需將網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍從軍內(nèi)機構(gòu)延伸到一線士兵。首先,美國陸軍將擴充云服務(wù)提供商(CSP)的產(chǎn)品和由本地混合云提供的IaaS和“平臺即服務(wù)”(PaaS)解決方案,并在美國本土以外建立云環(huán)境、戰(zhàn)術(shù)云環(huán)境和邊緣云環(huán)境,而作戰(zhàn)任務(wù)區(qū)域的責任方則將對這些環(huán)境進行監(jiān)管。為加快數(shù)據(jù)驅(qū)動型決策,陸軍未來司令部(AFC)將與項目執(zhí)行辦公室戰(zhàn)術(shù)指揮、控制與通信官(PEO C3T)和陸軍部隊司令部(FORSCOM)開展合作,以提供各種集成式戰(zhàn)術(shù)云解決方案,從而在擴充企業(yè)級資源的同時,讓軍用云適應(yīng)延遲或斷連、間歇連通和低帶寬(DIL)的受限網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
同時,美國陸軍還將用更加開放的集成式服務(wù)和數(shù)據(jù)來取代復雜而孤立的舊式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一方面可以降低國防部信息網(wǎng)絡(luò)(DoDIN)內(nèi)各種網(wǎng)絡(luò)配置的復雜程度,從而減少不同網(wǎng)絡(luò)配置發(fā)生沖突的頻率,另一方面將改善美國陸軍觀測和預測網(wǎng)絡(luò)利用率的能力,從而強化美國陸軍網(wǎng)絡(luò)的可用性、安全性和彈性。
2.4 貫徹零信任原則,加強數(shù)據(jù)保護
“云計劃”提出,美國陸軍需采用現(xiàn)代化的安全范式、控制措施和框架,以確保始終在VAUTIS環(huán)境中產(chǎn)生和使用數(shù)據(jù)。為此美國陸軍必須在云環(huán)境中貫徹零信任原則。零信任原則預先假設(shè)網(wǎng)絡(luò)既不可信也不受控,并據(jù)此實行嚴格的身份與訪問管理,且只按授權(quán)用戶的具體需求給予其最小范圍的權(quán)限,因此非常適合于用戶眾多且來源復雜的云環(huán)境。
為貫徹零信任原則,美國陸軍必須實行嚴格的訪問控制,不默認信任任何人或任何系統(tǒng)(包括內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的人或系統(tǒng))。美國陸軍需要為轄下的所有人員和設(shè)備建立唯一且明確的端到端身份,并將所有用戶活動都與這種數(shù)字身份進行綁定,以確保任何用戶都必須經(jīng)過嚴格認證、只能訪問獲得授權(quán)的資源并接受全過程監(jiān)控。具體而言,美國陸軍將采用數(shù)據(jù)標記,實行集中式驗證與授權(quán),以及通過加密在存、在傳和在用數(shù)據(jù)的方式來管理密鑰。此外美國陸軍還要對應(yīng)用程序接口(API)進行管理并執(zhí)行相關(guān)策略,以保證對數(shù)據(jù)使用位點實施訪問控制。
2.5 制定統(tǒng)一接口,改善系統(tǒng)互操作性
“云計劃”指出,美國陸軍過去采用的點對點接口難以實現(xiàn)可互操作、可訪問且可見的服務(wù),然而協(xié)調(diào)復雜的作戰(zhàn)行動時卻需要在不同系統(tǒng)之間傳輸大量詳細數(shù)據(jù)。為解決這一矛盾,今后部署到云架構(gòu)中的新服務(wù)將一律采用定義明確的接口和條理分明的接口規(guī)范,以使原本不兼容的系統(tǒng)之間能共享數(shù)據(jù)。此外為了將現(xiàn)有的服務(wù)轉(zhuǎn)移到開放式的可擴展云架構(gòu)上,美國陸軍將為各種舊式系統(tǒng)創(chuàng)建OpenAPI規(guī)范等開放式服務(wù)代理工具。陸軍數(shù)據(jù)委員會(ADB)和任務(wù)區(qū)數(shù)據(jù)官(MADO)將與各個陸軍司令部(ACOM)、陸軍下屬司令部(ASCC)、和直接報告單位(DRU)共同決定未來使用的數(shù)據(jù)標準和接口規(guī)范。
三、幾點認識
3.1 商用混合多云是開發(fā)軍用云的上佳選擇
軍用云環(huán)境需要提供諸多服務(wù),比如操作系統(tǒng)漏洞掃描、密鑰管理、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施管理與監(jiān)控、補丁管理、聯(lián)邦機構(gòu)接入管理、遠程特權(quán)訪問、端點監(jiān)控和代碼庫等等。然而很少有一家提供商能提供部隊所需的一切服務(wù),即使能夠提供,其中某些服務(wù)往往也存在短板。若采用多云環(huán)境,則可將各提供商的拳頭產(chǎn)品匯集到同一平臺上,從而為部隊提供最完善的全方位服務(wù)。另外軍用云會涉及多種密級的信息,或是連入情報界和任務(wù)合作方等非軍方的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,甚至延伸到本國領(lǐng)土之外,因此為了在便利與安全之間保持平衡,軍用云必須采用私有云和公有云相混合的云架構(gòu)模式。除此之外,出于計算與存儲效益上的考慮,軍用云應(yīng)盡量采用成熟的商業(yè)云方案,并盡可能融合軍內(nèi)不同機構(gòu)的云環(huán)境。舉例來說,美國陸軍就打算將提供SaaS、PaaS和IaaS能力的商業(yè)云服務(wù)與“陸軍企業(yè)數(shù)據(jù)中心”(AEDC)整合,從而簡化相應(yīng)的開發(fā)與測試流程,并在不同系統(tǒng)之間實現(xiàn)信息共享。
3.2 適應(yīng)性流程是向云環(huán)境過渡的必經(jīng)之路
云環(huán)境建設(shè)不能一蹴而就,而是一個漫長的過程,因此需要從小處著手,以敏捷的方式學習、適應(yīng)、改變和發(fā)展云環(huán)境。從美國陸軍的經(jīng)驗來看,全面鋪開云環(huán)境并非上策,而是應(yīng)先在少數(shù)作戰(zhàn)單位試點建設(shè)云環(huán)境,利用云計算來增強這些單位的戰(zhàn)備水平和殺傷力,然后云治理機構(gòu)再根據(jù)這些單位持續(xù)提供的反饋,來持續(xù)摸索最佳的工具、方法、組織架構(gòu)和領(lǐng)導層,進而調(diào)整云環(huán)境的使用方式。不過這種快節(jié)奏的適應(yīng)性流程必然會產(chǎn)生技術(shù)債務(wù),而為了減輕此類債務(wù),部隊需要根據(jù)近期和遠期需求來確定戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)上的優(yōu)先順序,然后根據(jù)此類順序來調(diào)整改革的程度和速度。
3.3 云原生設(shè)計是云環(huán)境建設(shè)的安身之策
當前,各國采用軍用云的動機之一,就是“云計劃”第二項戰(zhàn)略目標所述的軟件快速部署能力。若采用傳統(tǒng)方式更新應(yīng)用程序,再上傳至云中,可能需要耗時數(shù)日甚至數(shù)月之久,這顯然會嚴重降低云環(huán)境的使用效率,甚至因無法及時修復漏洞而危及網(wǎng)絡(luò)安全。而若改用云原生設(shè)計,那么憑借其固有的自動化、微服務(wù)和持續(xù)交付能力,程序的更新時間可以縮短到幾小時以內(nèi)。同時云原生設(shè)計還具備更強的可視化能力、故障隔離能力和容錯能力,有助于提升網(wǎng)絡(luò)安全水平。軍用云的原生設(shè)計應(yīng)側(cè)重于任務(wù)所需的應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層,并重點關(guān)注應(yīng)用程序的安全性、彈性和成本。此外為保障云原生軟件的供應(yīng)鏈,也為管控混合云架構(gòu)的規(guī)模和復雜度,部隊還需要用持續(xù)整合/交付工具來對各種變化和配置進行自動化的集中管理。按照美國陸軍的經(jīng)驗,若優(yōu)先采用SaaS和PaaS模式(含容器技術(shù))而非IaaS,則可減少維護IT系統(tǒng)的工作量和開支,從而使部隊專注于軟件的創(chuàng)新和設(shè)計,而非疲于開展軟件維護。
3.4 軍民網(wǎng)絡(luò)互連是云環(huán)境發(fā)展的安全短板
過去各國部隊的信息安全措施主要側(cè)重于周界防護,即從物理和邏輯上將軍用網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)隔開;如今的軍用云則依托于成熟的民用云方案,從云服務(wù)提供商到用戶(如軍事設(shè)施的現(xiàn)場數(shù)據(jù)中心)的諸多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點均需遠程訪問,并共享彼此的數(shù)據(jù)。舉例來說,由GDIT公司開發(fā)的milCloud 2.0允許美國國防部下屬機構(gòu)在提交訂單后的48小時內(nèi)獲得云服務(wù),鑒于商業(yè)公司不可能讓大量開發(fā)設(shè)計人員及其設(shè)備在與外界隔絕的軍用網(wǎng)絡(luò)中隨時待命,美國國防部的軍用網(wǎng)絡(luò)必然要以某種方式接入該公司的民用網(wǎng)絡(luò)。由此可見,這些商用云環(huán)境模糊了軍用與民用網(wǎng)絡(luò)之間的界限,進而提高了敵方通過民用節(jié)點滲透到軍用云中的可能性。
要想解決這一問題,就需要把網(wǎng)絡(luò)安全重心從周界防護轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)與服務(wù)保護,其中的重中之重就在于貫徹零信任原則。具體來說,可以對人員和機器采用強身份驗證,本地處理和傳輸過程中均采用安全加密機制,以及使用防篡改的安全事件加密日志來開展審計跟蹤。另外云服務(wù)提供商也需要監(jiān)視其云基礎(chǔ)設(shè)施,并對軍方用戶進行安全培訓。