数据中心网络安全建设方案研究

近几年，数据随着新兴ICT业务的中心发展，网络安全越来越受到人们关注。网络网络安全的安全相关法律法规相继出台，让安全合规成为企业数字化转型的建设刚性要求
。根据《中华人民共和国网络安全法》，研究网络安全应做到“三同步”，数据即“同步规划、中心同步建设、网络同步运营”，安全将网络安全防护融入到规划 、建设可研、研究设计 、数据建设、建站模板中心验收、网络备案变更 、维护评估 、整改加固、退网的全过程
，实现网络安全防护工作规范化 、流程化、常态化。

企业数字化转型以及5G、物联网
、工业互联网 、移动支付等新业态带动了数据中心的发展 ，在国家一体化大数据中心及“东数西算”节点布局的推动下，模板下载数据资源的安全越来越重要 。因此，数据中心的安全需要从场景出发，与5G、云、网、算力等要素充分融合，提供综合化
、创新性解决方案。同时
，“新基建”上云扩大了数据中心的安全边界
，应根据用户需求提出整体解决方案，主动防御。高防服务器

本文在研究数据中心等级保护2.0(简称等保2.0)建设及IDC/ISP系统对IDC出口带宽全覆盖的基础上 ，重点描述了数据中心安全部署位置、部署架构选择以及IDC/ISP系统存储设备的优化，将研究的成果应用到了大型数据中心安全能力的建设，经过测试，该方案能有效提升数据中心安全能力。

数据中心安全能力需求

等级保护2.0对数据中心安全能力提出要求

为适应云计算、大数据、物联网及工业控制等新技术的安全需求，国家适时出台了等保2.0的建设体系
。亿华云等保2.0的要求包括安全物理环境 、安全通信网络、安全区域边界、安全计算环境及安全管理中心5个方面。物理安全一般在机房建设初期进行了考虑，安全相关制度需在数据中心投入使用时制定，相关安全配套建设需要与网络建设做到“三同步”，根据安全通信网络
、安全区域边界以及安全计算环境的需求配置安全设备 。

IDC/ISP互联网信安系统要求

目前IDC/ISP系统均已实现100%覆盖IDC ，具备数据安全功能，可对数据泄露、跨境流动、网络攻击 、源码库恶意程序 、网络异常等行为进行监测溯源和处理。

现有IDC/ISP系统随着链路容量的扩大，EU系统存在资源利用率不高 、对云业务安全监测能力不足等问题。CU系统因逐年扩容建设成本较高 ，需考虑通过存算分离技术来实现资源按需扩展，提高资源利用率 ，实现降本增效 。

黑洞路由传递需求

大型IDC设置有专门的IDC出口路由器，在网络边界做汇总回程路由的时候有些网段不在内网中 ，但是又包含在汇总后的免费模板网段中，这些路由通过缺省路由进行转发 ，能根据默认路由又回到原来的路由器，这就形成了环路，影响路由器的处理效率  。因此，面向IDC出口的黑洞路由传递是在大型数据中心建设中需要解决的问题之一 。

数据中心安全建设方案分析

数据中心安全能力建设既要对IDC和互联网专线用户等提供安全防护能力 ，也要对内外运营商自有系统和网络提供安全防护能力  。

安全能力池部署位置选择

从安全原子能力的实现方式来看 ，可以将安全能力分为流量型和非流量型安全原子能力 ，以实现安全防护 。流量型一般包括网关类安全能力及镜像类安全能力 
，网关类通过VPN/PBR/VxLAN/SRv6等技术，将流量牵引至安全能力池内 ，流量经过处理后再回注被防护对象，此类安全能力与业务流量相关 ，时延要求较低
。镜像类将访问流量镜像至安全资源池内进行分析，并将结果反馈至安全管理系统。

非流量型安全能力要求IP可达即可，安全原子能力只需与被防护目标网络IP可达，对时延要求比流量型的要求更低 。

根据以上安全能力的分类，安全能力的部署位置有两种选择 ，即通过集中和近源部署实现安全防护
。集中部署可以构建统一的安全能力池，安全能力资源共建共享，集约化建设运营 。近源部署则是将部分安全能力在防护目标的近源侧进行本地化部署，下沉至IDC机房 ，作为安全能力池的延伸，经由安全管理平台统一管理，通过近源流量牵引实现安全防护。

如图1所示，数据中心因用户访问的时延敏感性 ，宜选用近源侧部署方式，根据数据中心规模的大小  ，可分为3种部署方式：一是安全能力下沉至IDC机房;二是按城域网进行集约部署;三是以省为单位集中部署。3种部署方式对比如表1所示。

图1 数据中心安全能力池部署方式

表1 IDC安全能力池三种部署方式对比

安全能力池架构选择

在安全能力组网架构选择上 ，传统的安全设备以串式为主，此种方案能较好地对数据流进行安全能力处理 ，组网简单，串式安全能力组网如图2所示
。

图2 传统串式安全能力架构

此组网架构存在一个弊端，即串式安全架构安全能力池可扩展性差，单台设备故障影响整体的安全能力 ，所有流量流经所有安全设备，安全设备间紧耦合。针对传统安全架构遇到的挑战，F5借助强大的全栈安全服务引擎 ，推出了SSLO，即SSL可视化与智能编排解决方案
，可以做到安全能力资源池动态扩展、精分流量编排 、设备故障快速隔离、安全设备灰度发布、以安全业务服务为调度核心。借鉴F5 SSLO安全架构编排理念，采用基于园区汇聚并行安全架构部署方式
，可以完成数据中心的安全能力部署
。3种安全架构部署方式对比如表2所示。

表2 安全能力池架构部署方式对比

大数据园区安全建设方案

随着国家一体化大数据中心提出及“东数西算”工程的启动，运营商纷纷在八大枢纽节点进行数据中心的建设 ，以某运营商在河北周边数据中心建设为例
 ，一期建设3栋数据中心大楼
，启用6000机架
，考虑到建设初期IDC流量小，按单机架流量150Mbit/s、DCSW出口带宽利用率65%进行扩容，通过计算可得DCSW出口带宽达到1400G
。在以上测算模型的基础上进行数据中心安全能力的建设，某运营商大数据园区安全能力建设包括安全配套建设及国家监管IDC/ISP系统的建设。

●大数据园区安全配套建设方案

安全能力分别满足流量型及非流量型的需求，流量型安全能力下沉至IDC园区 ，在园区内安全能力建设时，采用由其中一栋IDC机楼承接安全能力池的建设，其它机楼安全能力通过IP可达方式牵引至安全能力池进行部署 。根据等保2.0的要求以及IDC园区自身路由安全的需求 ，安全能力池按需部署防火墙、IPS、DNS反解析、Web防挂马、APT 、WAF 、漏洞扫描 、基线扫描、双提升测试服务器以及黑洞路由传递等10项安全原子能力。非流量型云安全自服务借助统一的安全能力部署方式，利用原有城域网的安全能力进行建设。

在部署架构的选择上 ，借鉴F5 SSLO安全架构编排理念，安全能力设备集中部署在园区汇聚交换机侧 ，每台设备均双上行至汇聚交换机，既保证了链路安全 ，又做到了安全资源池可动态扩展
、设备故障快速隔离 、降低业务时延、高效支撑业务发展
。大型IDC安全能力池部署如图3所示 。

图3 大型IDC安全能力池部署

●IDC/ISP系统优化方案

根据IDC/ISP系统建设要求，需对DCSW出口带宽进行100%覆盖。依据IDC/ISP系统EU及CU存储的计算模型，总体存储新增需求达到8022TB。EU采用分散部署的方式，分别在每栋机楼部署 。CU采用集中部署方式，放置于其中一栋IDC机楼
。在CU系统建设中，存储容量建设随着网络带宽的扩容 ，每年的扩容量增长较快，目前常用的存储方式为分布式存储 ，存储容量为120TB(2U)。针对ID冷存储型服务器常见的单台设备容量为288T(4U)，两种建设方式对比如表3所示 。

表3 CU两种建设方式对比

综合对比冷存储型服务器及分布式存储服务器 ，冷存储服务器投资小、占用机架少，因此选用冷存储服务器进行CU系统建设，可以实现降本增效。该方案应用于某运营商在大数据园区安全能力的建设 ，经测试，可达到数据中心的防护要求 ，对数据中心安全能力的建设有一定的参考价值
。