Файл: Облачные Сервисы (основы технологий облачных вычислений).pdf

Введение

В начале 90-х годов прошлого века компания Sun Microsystem придумала броский слоган: «Сеть – это компьютер». Тогда мало кто оценил глубину этого выражения – компьютеры стояли на столе, всемирная сеть массово не использовалась, а стационарное программное обеспечение бурно развивалось. Но гигант IT-индустрии смотрел в будущее, ведь именно сегодня это выражение обретает смысл.

В настоящее время традиционные IT-системы отходят на второй план, уступая место новым, стремительно развивающимся технологиям в информационной сфере. «Прощайте, мистер Гейтс» - так резюмировал свои размышления по этому поводу известный американский общественный деятель и писатель Николас Карр [3]. Технологии облачных вычислении с каждым днем становятся более сильным конкурентом IT-системам с привычным нам программным обеспечением - облачные сервисы переводят его в разряд коммунальных услуг! И как в те уже кажущееся далёкими времена, когда наши предки открыли электричество, мы переживаем новую техническую революцию в информационной сфере, которая кардинально поменяет образ жизни современного человека. В связи с этим, тема облачных вычислений и основанных на них облачных сервисов является актуальной.

Облачные вычисления – результат синтеза большого числа различных технологий и подходов. Теоретическая важность темы состоит в необходимости рассмотрении и анализе технологии облачных вычислений, на которых базируются современные облачные сервисы. Практическая важность темы работы заключается в необходимости анализа и сравнения наиболее востребованных облачных сервисов

Целью работы является анализ технологий облачных вычислений и основанных на них облачных сервисов, их влияния на развитие информационных технологий.

Для достижения этого, необходимо решить следующие задачи:

1. Анализ основ облачных вычислений, выявление достоинств и недостатков различных облачных технологий;
2. Анализ основных облачных сервисов и их сравнение;
3. Анализ перспективы развития облачных технологий.

Данная тема важна и актуальна, ведь за облачными технологиями будущее информационных технологий. Уже сегодня центры обработки данных (ЦОД), с которыми работают различные облачные предложения обрабатывают немыслимое количество информации от миллионов пользователей. В 2010 году доля «облачного» трафика в мировом трафике ЦОД составляла всего 11 процентов (11 эксабайт в месяц, или 130 эксабайт в год). К 2015 году прогнозировалось, что данный трафик составит около 33 процентов (137 эксабайт в месяц, или 1,6 зеттабайт в год), но он превысил прогнозы более чем в 1,5 раза. К 2020 году прогнозируется, что трафик облачных сервисов составит порядка 14,1 зеттабайт, а оля облачных приложений составит 92% рынка (рис. 1).

Рисунок 1. Прогноз траффика информации и доли традиционных и облачных центров обработки данных на период 2015-2020 годы [6]

Таким образом, развитие виртуализации и повышение эффективности за счет роста масштабов станут главными факторами, облегчающими перетекание рабочей нагрузки в облако.  По сравнению с традиционными центрами обработки данных, центры обработки данных, поддерживающие облачные вычисления, будут отличаться более высокой производительностью, загруженностью ресурсов и простотой управления.  Виртуализация станет важнейшим катализатором, ускоряющим процессы консолидации аппаратных и программных средств, автоматизации и интеграции подходов к информационной безопасности. 

Глава 1. основы технологий облачных вычислений

Основные понятия, характеристики и технологии облачных вычислений

Облачные вычисления – это комплексное решение, предоставляющее ИТ-ресурсы в виде сервиса. Это основанное на интернет-технологиях решение, в котором ресурсы общего пользования предоставляются аналогично распределению электроэнергии по проводам. Компьютеры в облаке настроены на совместную работу, а различные приложения используют совокупную вычислительную мощность так, как будто выполняются на одиночной системе. Гибкость облачных вычислений зависит от возможности распределения ресурсов по требованию. Такое распределение позволяет использовать совокупные ресурсы системы без выделения конкретных аппаратных ресурсов определенной задаче. До облачных вычислений Web-сайты и серверные приложения выполнялись на отдельно взятых системах. С приходом облачных вычислений ресурсы используются как объединенный виртуальный компьютер. Такая объединенная конфигурация предоставляет среду, в которой приложения выполняются независимо без привязки к какой-либо конкретной конфигурации [3,10].

Потребители облачных вычислений могут значительно уменьшить расходы на инфраструктуру информационных технологий (в краткосрочном и среднесрочном планах) и гибко реагировать на изменения вычислительных потребностей, используя свойства вычислительной эластичности (англ. elastic computing) облачных услуг.

С момента появления в 2006 году концепция глубоко проникает в различные информационно-технологические сферы и занимает всё более и более весомую роль в практике: по оценке IDC рынок публичных облачных вычислений уже к 2009 году составил $17 млрд — около 5 % от всего рынка информационных технологий, а в 2014 году суммарные затраты организаций на инфраструктуру и услуги, связанные с облачными вычислениями, оцениваются почти в $175 млрд [9].

В настоящее время существует три модели обслуживания облачных вычислений (рис.2) [3,9,10]:

1) Программное обеспечение как услуга (SaaS, Software as a Servise). Потребителю предоставляются программные средства — приложения провайдера, выполняемые на облачной инфраструктуре.

2) Платформа как услуга (PaaS, Platform as a Service). Потребителю предоставляются средства для развертывания на облачной инфраструктуре создаваемых потребителем или приобретаемых приложений, разрабатываемых с использованием поддерживаемых провайдером инструментов и языков программирования.

3) Инфраструктура как услуга (IaaS, Infrastructure as a Service). Потребителю предоставляются средства обработки данных, хранения, сетей и других базовых вычислительных ресурсов, на которых потребитель может развертывать и выполнять произвольное программное обеспечение, включая операционные системы и приложения.

Степень обозримой ценности для конечных пользователей

Рисунок 2. Модели работы с облаком для разных групп пользователей

Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) США предложена модель облака, которая состоит из пяти основных характеристик, трех моделей обслуживания и четырех моделей развертывания [1,5].

К основным характеристикам облака можно отнести [1,5]:

1. качество самообслуживания по требованию (on demand self-service), когда потребитель, не взаимодействуя непосредственно с представителем поставщика услуг, может самостоятельно определять и изменять такие вычислительные потребности, как серверное время, скорость доступа и обработки данных, объем сохраненных данных и тому подобное;
2. универсальность доступа с использованием сети (broad network access), когда услуги доступны потребителям через сети передачи информации, независимо от терминального устройства клиентских платформ (например, мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки и рабочие станции);
3. степень объединения ресурсов (resource pooling), когда поставщик услуг объединяет ресурсы для обслуживания нескольких потребителей, используя многопользовательскую модель с разными физическими и виртуальными ресурсами, которые динамически распределяются и перераспределяются между пользователями в соответствии со спросом. При этом клиент не имеет возможности контролировать расположение ресурса или не знает точное место его расположения, но в состоянии указать место расположения на более высоком уровне абстракции (например, страну, область или центр обработки данных). Такие ресурсы могут играть роль хранилищ данных, вычислительных мощностей, памяти и пропускной способности сети.
4. достаточная «эластичность» (rapid elasticity), когда услуги в любой момент времени без дополнительных расходов на взаимодействие с поставщиком могут быть предоставлены, расширены, сужены, как правило, в автоматическом режиме. Для потребителя такие возможности провайдера по предоставлению услуг кажутся неограниченными и могут быть предоставлены в любом количестве и в любое время;
5. учет потребления (англ. measured service), когда сервис облака автоматически управляет и оптимизирует использование ресурсов пользователями за счет измерений на некотором уровне абстракции (например, объем сохраненных данных, пропускная способность, количество пользователей, количество транзакций). Контроль над использованием ресурсов, возможность управления ресурсами и возможность управления ресурсами и формирование отчета о потреблении обеспечивают прозрачность как для поставщика, так и для потребителя услуг.

Вычислительное облако может быть развернуто как: частное, публичное, общественное или гибридное (рис 3.) [3,4].

Рисунок 3. Систематизация облаков по моделям доступа

Частное облако (англ. private cloud) – это облачная инфраструктура, предназначенная для использования исключительно одной организацией, которая включает нескольких пользователей (например, подразделений). Частное облако может находиться в собственности, управлении и эксплуатации как самой организации, так и третьей стороны (или некоторой их комбинации). Такое облако может физически находиться как внутри, так и вне юрисдикции владельца.

Общественное облако (англ. community cloud) – это облачная инфраструктура, предназначенная для использования конкретным сообществом потребителей из организаций, имеющих общие цели (например, миссию, требования относительно безопасности, политику и соответствие разнообразным требованиям). Общественное облако может находиться в общей собственности, управлении и эксплуатации одной или больше организаций из сообщества или третьей стороны (или некоторой их комбинации). Такое облако может физически находиться как внутри, так и вне юрисдикции владельца.

Публичное облако (англ. public cloud) – это облачная инфраструктура, предназначенная для свободного использование всеми пользователями. Публичное облако может находиться в собственности, управлении и эксплуатации коммерческих, академических (образовательных и научных) или государственных организаций (или некоторой их комбинации). Публичное облако находится в юрисдикции поставщика облачных услуг.

Гибридное облако (англ. hybrid cloud) – это облачная инфраструктура, состоящая из двух или больше разных облачных инфраструктур (частных, общественных или публичных), которые остаются уникальными сущностями, но соединены между собой стандартизированными или частными технологиями, позволяющими переносить данные и прикладные программы (например, использование ресурсов общественного облака для балансирования нагрузки между облаками).

В связи с тем, что облачные технологии связаны с постоянным обменом информации, ключевой проблемой является решение вопроса информационной безопасности. Анализ проблем безопасности данных представлен в следующем параграфе курсовой работы.

Информационная безопасности облачных вычислений

В настоящее время ведущими организациями, занимающимися вопросами безопасности в облаке, являются Альянс безопасности в облаке (Cloud Security Alliance, CSA), состоящий из представителей IT-индустрии, а также две государственных организации Европы и США: Европейское агентство сетевой и информационной безопасности (ENISA) и Национальный институт стандартов и технологий (NIST).

Каждая из организаций создала соответствующий документ с классификацией всех существующих проблем информационной безопасности (ИБ) в облаке. Рассмотрим их и проведем сравнение.

CSA является некоммерческой организацией, созданной в конце 2008 года, основателями которой выступили крупные IT-компании, заинтересованные во внедрении облачных технологий: Google, Microsoft, IBM, Salesforce.com, VMware и другие.

Основным документом, посвященным проблемам безопасности в облаке, является «Руководство по безопасности критических областей для облачных вычислений», первая версия которого опубликована в 2009 году. Согласно ему основные составляющие требований ИБ в облаках, которые рекомендуются к рассмотрению и анализу, следующие [5]:

1. Организационные и правовые вопросы ИБ;

2. Технические вопросы ИБ.

Кроме вопросов ИБ указанный документ рассматривает также архитектуру построения облака и предоставляет рекомендации и пути решения этих проблем. В целом вопросы ИБ в облаке разделяются на две большие группы: вопрос управления ИБ в облаке (организационные вопросы ИБ) и ИБ в облаке во время ее использования (технические вопросы ИБ). Каждая из групп дробится на более мелкие, называемые доменами. Домены, относящиеся к организационным, в первую очередь рассматриваются с целью выработки решений правовых вопросов, вопросов политики ИБ, управления рисками и стандартизации. В рамках технических вопросов рассматриваются вопросы реализации и внедрения защиты в облаке.

Европейское агентство сетевой и информационной безопасности (ENISA) является организацией, деятельность которой направлена на «повышение способности Европейского Союза, государств-членов ЕС и бизнес-сообщества на предупреждение, ликвидацию и реагирование на проблемы сетевой информационной безопасности» [1].

Организацией ENISA был подготовлен и опубликован документ «Безопасность облачных вычислений и оценка рисков» [5], в котором рассмотрены вопросы информационной безопасности в облаке, их преимущества и недостатки, существующие риски, анализ и пути их уменьшения, существующие угрозы в среде облачных вычислений.