第４４卷第３期 ２０１７年３月 计算机科学 Ｖｏｌ＿４４ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０１７ ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＳＣＩＥＮＣＥ 云服务环境下的密钥管理问题和挑战 杨璐叶晓俊 （清华大学软件学院 北京１０００８４） 摘要为了在云环境下安全地交互各种云数据服务，存储这些服务生成或处理的敏感性数据，云服务提供商应提供 多种类型的安全加密机制。相比于传统ＩＴ环境，由于云用户和云服务供应商之间的所有权不同，各种云计算服务模 式（基础设施即服务、平台即服务、软件即服务）在加密服务中产生了大量密钥，使得密钥的管理和使用变得更为复杂。 明确了云环境中的密钥类型、可能的状态、基本的管理功能及通用安全要求，讨论了３种典型云服务模式中密钥管理 安全功能的架构方案，并从密钥管理服务互操作性需求方面给出了密钥管理互操作相关应用系统的架构和功能设想。 关键词云服务，安全功能，密钥管理，密钥管理互操作 ＴＰ３０９ 文献标识码Ａ ＤＯＩ １０．１１８９６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—１３７Ｘ ２０１７．０３．００２ 中图法分类号Ｋｅｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｓｓｕｅｓ ａｎｄ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｉｎ Ｃｌｏｕｄ ＹＡＮＧ Ｌｕ ＹＥ Ｘｉａｏ－ｊｕｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｅｃｕｒｅｌｙ ｉｎｔｅｒａｃｔ ｗｉｔｈ ｃｌｏｕｄ ｄａｔａ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｓｔｏｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄａｔａ ｗｈｉｃｈ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｏｒ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅｓｅ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｃｌｏｕｄ ｓｕｐｐｌｉｅｒｓ ｎｅｅｄ ｔＯ ｐｒｏｖｉｄｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｍｅｃｈａ— ｎｉｓｍｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｉｔｈ ｔｒａｄｉｗｔｉｏｎａｌ ＩＴ ｓｙｓｔｅｍｓ，ｄｕｅ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｗｎｅｒｓｈｉｐｓ ａｍｏｎｇ ｃｕｓｔｏｍｅｒｓ，ｓｕｐｐｌｉｅｒｓ ａｎｄ ｏｗｎｅｒｓ，ｃｒｙｐ— Ｏｇｒａｐｈｉｔｃ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｗｉｌｌ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅｓ ｏｆ ｋｅｙｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｌｏｕｄ ｓｅｒｖｉｃｅ ｍｏｄｅｓ（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｓ ａ Ｓｅｒｖｉｃｅ，Ｐｌａｔ— ｆｏｒｍ ａｓ ａ Ｓｅｒｖｉｃｅ，Ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｓ ａ ｅｒｖｉＳｃｅ）ｗｈｉｃｈ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｍｕｃｈ ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｋｅｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｄｅｎ— ｔｉｆｅｄ ｓｏｍｅ ｋｅｙ ｔｙｐｅｓ，ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｋｅｙ ｓｔａｔｅｓ，ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｋｅｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｏｍｍｏｎ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｒｅｑｕｉｒｅ— ｍｅｎｔｓ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｋｅｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ’Ｓ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｘｔ ｏｆ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｂｙ ｔａｋｉｎｇ ｔｈｒｅｅ ｔｏｍ－ ｍｏｎ ｃｌｏｕｄ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｍｏｄｅｓ ａｓ ｅｘａｍｐｌｅｓ，ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｏｍｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｂｏｕｔ ｒｅｌａｔｅｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ｋｅｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｋｅｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｐｅｃｔ ｏｆ ｉｎ－ ｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｃｌｏｕｄ ｓｅｒｖｉｃｅ，Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，Ｋｅｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｋｅｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ １ 引言 在云计算环境中，由于加密数据类型和处理过程相对复 杂，数据的物理分布性和处理并行性使密钥及密码资源数据 变得极为可观。此外，云服务中数据资源的物理和逻辑控制 权又被各种云服务角色分开管理［１］，密钥及其元数据的安全 针对云环境中的密钥服务，本文主要讨论３个方面的内 容：１）针对不同云服务模式及用户角色，明确云环境中的密钥 类型、状态、管理功能及安全要求；２）根据云服务特性和密钥 服务产生、存储、处理的数据类型总结３种典型云服务模式 （ＩａａＳ，ＰａａＳ和ＳａａＳ）中执行密钥管理的安全功能、可行的架 构解决方案等；３）从互操作性需求方面分析目前密码管理服 务产品的核心功能，设想云环境下密码服务互操作性的应用 性直接关系到云数据服务安全。只有未来的密钥管理系统满 足密码服务互操作性等规范［２］，才能真正保障有效的云数据 加密安全服务能力ｌ３］。 需求及发展趋势［－１３，３４３。 为确保云服务加密机制达到期望的安全程度，数据加密 算法、协议等加密核心组成部件及其实现框架需要满足各种 ２密钥管理服务 ２．１密钥类型 密码标准与规范，在算法和协议的实现方面必须满足相关的 测试规范，如美国国家信息技术研究所（ＮＩＳＴ）的加密算法验 证程序（ＣＡＶＰ）和加密模块验证程序（ＣＭⅥ’）［４，１２Ｊ。另一方 在密码学中，按用途将密钥分为对称密钥（秘密密钥）和 非对称密钥（公／私密钥对）。秘密密钥用于对称加密算法，使 用消息认证码或某种加密操作模式来保证数据的完整性。 公／私密钥对用于非对称加密中的身份认证、数字签名或证 书。公／私密钥对的所有者拥有私钥并对外界保密，但可以发 面，密钥安全共享和使用是云数据加密和安全服务的核心，密 钥必须集中管理，并满足各种云服务互操作性要求［３２－３３］。 到稿日期：２０１６—０１－０８返修日期：２０１６—０７－０９本文受国家科技支撑计划项目（２０１５ＢＡＨ１４Ｆ０２）资助。 杨璐（１９９２一），女，硕士生，主要研究方向为数据库安全，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇ－ｌｌ４＠ｍａｉｌｓ．ｔｓｉｎｇｈｕＫ ｅｄｕ．ｃｎ；叶晓俊（１９６４一），男，博士，教授，主要研究 方向为数据库安全、数据库技术。 ４ 计算机科学 ２０１７焦 布公钥被受信任的第三方使用。在面向密码设备的接口规范 ＰＫＣＳｇ １１中，密钥类型对象就是按照这种用途进行分类 的 ］。在最新的面向分布式加密的密码集中服务规范ＣＩＡ— 查询密钥对象，增删改密钥对象属性值等近４０个管理操作。 ＫＭＩＰ支持如ＩＥＥＥ １６１９．３（ｔｇ于存储）和ＯＡＳＩＳ ＥＫＭＩ（用 于ＸＭＬ）等ＫＭＳ行业标准，并且将与ＰＫＣＳ＃１１结合来作为 ＳＩＳ ＫＭＩＰ中，除上述３种密钥外又添加了拆分密钥（Ｓｐｌｉｔ Ｋｅｙ）、导出密钥（Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｋｅｙ）Ｅ 。文献［４３也总结了公／私认 证密钥对、公／私签名密钥对、公／私密钥生成密钥对、对称加／ 解密密钥、对称消息认证码（ＭＡＣ）密钥、对称密钥以及包装 未来密钥管理云服务标准项目的补充。但目前的ＫＭＩＰ版 本还没有涵盖密钥备份、密钥挂起等状态管理功能，而这两个 功能对云环境下的密钥恢复和撤销使用方面又起着十分重要 的作用，相信ＫＭＩＰ的未来版本会考虑添加这些密钥管理云 服务安全功能要求。 ２．４密钥管理安全要求 密钥这几种云数据服务中可能用到的密钥类型Ｌ 。 ２．２密钥状态 表１列出了ＮＩＳＴ密钥管理指南（ＳＰ８００—５７）第４版＿６］， ＫＭＩＰ版本１．２ｒ２］、ＩＥＥＥ密钥管理基础架构（Ｐ１６１９．３）ｃ ］和 Ｉｓ０ｌ／ＩＥＣ １１７７０［８３密钥管理规范了密钥管理系统（ＫＭＳ）的密 钥状态对应关系。其中ＫＭＩＰ（ｖ１．２）已获得工业界的广泛认 可，它完全引用了ＳＰ８ＯＯ一５７第３版的密钥状态，而２０１５年的 ＳＰ８００—５７第４版去掉了销毁破解（Ｄｅｓｔｒｏｙｅｄ－Ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅｄ） 状态，增加了挂起（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ）状态。挂起的密钥可以转换到 除预激活（Ｐｒｅ－Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）以外的所有状态。ＩＥＥＥ Ｐ１６１９．３ 将激活（Ａｃｔｉｖｅ）状态细分为保护与处理（Ｐｒｏｔｅｃｔ－ａｎｄ－Ｐｒｏｃｅｓｓ） 和仅处理（Ｐｒｏｃｅｓｓ－Ｏｎｌｙ）状态，失活（Ｄｅａｃｔｉｖａｔｅｄ）状态被过期 （Ｅｘｐｉｒｅｄ）和禁用（Ｄｉｓａｂｌｅｄ）两种状态取代，增加了清除（Ｔｅｒ— ｍｉｎａｌ／Ｐｕｒｇｅｄ）状态。 表１现有密码服务规范中的密钥状态对照表 这并不意味着在真实的ＫＭＳ实现过程中没有其他附加 状态出现。事实上，这些规范中的状态子集可能出现在不同 商业化密钥管理系统的实现过程中。根据面向云数据服务密 钥状态及其转换关系，还应包括归档、撤回等前面４个规范中 未包括的状态ｌ＿４］。 ２．３密钥管理功能 密钥管理功能应涵盖从密钥产生到最终销毁的过程，包 括密钥的生成、分配和协商、存储、托管、使用、备份／恢复、更 新、撤销和销毁等。具体包括：密钥生成、域参数生成、密钥 和元数据绑定、密钥与个体绑定、密钥激活、密钥失活、密钥备 份（密钥托管）、密钥恢复、元数据管理、密钥更新、密钥挂起、 密钥还原、密钥撤回、密钥归档、密钥销毁、信任锚点管理 等 ３５＝。 为简化分布式环境下的ＫＭＳ应用，结构化信息标准促 进组织（ＯＡＳＩＳ）于２００９年联合惠普、ＩＢＭ以及ＲＳＡ等业界 厂商制定了密钥管理互操作协议（ＫＭＩＰ），旨在为企业级密 钥管理服务和密钥应用系统问的通讯提供一个单一的、全面 的协议。ＫＭＩＰ服务器存储并控制管理密钥的相关对象。客 户端在服务器端实现的安全模式下访问这些管理对象，操作 包括创建密钥，在ＫＭＳ中注册对象，从系统中获取、销毁或 云数据服务中不同密码模块的密码算法及其实现机制可 以参照ＦＩＰＳ－１４２规范进行安全评估。但云服务安全能力并 不仅依赖于密码算法的安全性，密钥的机密性和完整性也决 定了整个密码体制的安全性。ＮＩＳＴ在不断更新密钥管理建 议书（ＳＰＳＯ０—５７Ａ）的同时又推出了ＫＭＳ设计框架（ＳＰ８００— １３０）、替换ＦＩＰＳ １４０—２的密码算法使用转换及密钥长度建议 书（ＳＰ８００—１３１Ａ）等［１ 。ＳＰ８００—１３１Ａ增强了加密算法并增加 了密钥长度以提高分布式环境下密钥的安全性，同时提供了 转换方式和严格方式。为保证联邦政府密码管理规范，２０１５ 年ＮＩＳＴ又颁布了密码管理保护轮廓（如ＳＰ８００—１５２）。综合 这些密码管理建议、框架、使用建议等，密钥管理安全要求应 包括：用户身份验证、防欺骗操作要求、可追溯性要求、密钥机 密性要求、不可否认性要求、密码资源数据保护、密钥强度要 求。 若通过不安全的公共网络实现这些密钥管理的安全要求 必然会遇到问题Ｅ“］。不同的云服务模式应根据它们提供的 核心功能特性提供可行的数据加密安全功能的架构解决方案 及相应的密钥管理安全功能。 ３云环境下的密钥管理服务 本节从传统ｒｒ环境和云环境下的密钥管理问题的对比 出发ｌ＿３ ，明确了３种服务模式的安全功能的架构解决方案， 并介绍了它们分别存在的密钥管理的相关挑战ｌ４Ｉ２７。 ３．１传统ＩＴ环境与云环境下的密钥管理问题 在传统的ＩＴ环境下，密钥管理功能及工具全部由同一内 部运营团队开发并维护，而在云数据服务中，密钥管理可能采 取的是共享模式或完全由供应商负责和维护＿１ 。 。 由于ＫＭＳ与受保护资源基础设施的控制和所有权不 同，支持云数据加密操作的ＫＭＳ将面临诸多挑战Ｉ１ 。例如， 云服务中的数据归云用户所有，但是数据物理驻留的存储资 源受云供应商的控制。另外ＫＭＳ一般也运行在云供应商提 供的计算资源上。这样，能否从那些加密操作上寻求到必要 的安全保证是云环境下的密钥管理用户不得不面对的问 题 。 ３．２ Ｉａａｓ中的加密操作和密钥管理 ＩａａＳ为用户提供计算、存储、网络和其他基础计算资源。 用户无需管理底层基础设施，但要控制操作系统，存储、部署 应用程序和网络组件＿１ 。一般来讲，云用户在云供应商的基 础设施中启动并运行虚拟机（ＶＭ）实例以部署计算资源 。 ＩａａＳ云用户分为服务级管理员、应用级管理员和应用程序用 户，它们分别执行不同的任务，且相应的安全要求也不同。服 务级管理员通过虚拟机管理程序接口执行ＶＭ认证和授权 第３期 杨璐，等：云服务环境下的密钥管理问题和挑战 ５ 检查以及生命周期内的ＶＭ启动、终止、暂停、重启等运维管 理操作［】。 。因此ＩａａＳ云服务应提供３种基本安全服务能 力（ＳＣ）。 有两种解决方案：虚拟机管理程序（如Ｘｅｎ和ＫＶＭ）和容器。 它们都存在操作系统、设备模拟、Ｉ／Ｏ和设备驱动等接口安全 性问题。因此ＶＭ管理接口应只接受和执行已被验证的ＡＰＩ （１）ＶＭ镜像模板的认证和授权（ＳＣ－１）。租赁之前需要 调用。可信的权威机构将绑定云用户身份的公钥签名成公钥 证书，ＶＭ管理接口通过它验证云用户发送给ＶＭ实例的 ＡＰＩ调用签名。云用户可以通过安全隧道（ＳＳＨ或ＳＳ１／ＴＬＳ） 对云供应商的预置ＶＭ镜像进行身份认证，确保它们来自授 权源而未被篡改过［ 。目前的方法包括：对ＶＭ模板进行数 字签名（见图１）、使用消息认证码ＭＡＣ认证ＶＭ模板（见图 ２）、使用密码哈希函数认证ＶＭ模板（见图３）、基于云供应商 或ＶＰＮ与ＶＭ管理接口建立安全会话。在密钥管理方面， 无论系统处于休眠还是使用状态，云用户都需要保护系统中 的自主访问控制认证ＶＭ模板等＿４ 。 厂一一一一一一一一一一一一一一一一一～一一一一Ｉ 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一坌 云供应商 图１数字签名认证ＶＭ模板 ０ 云用户 一一一一一一一一一一一一一一一一一 查连翅 云供应商 土 列； 云供应商 图３密码散列认证ＶＭ模板 在密钥管理方面，前３种方法共同的安全问题在于云用 户在利用密钥与验证引擎通信获取验证结果时是否建立了安 全会话以及运行在云供应商环境中的验证引擎是否真实可 信。此外，在图３所示方法中，除非每个云用户的秘密密钥是 唯一的，否则某些用户很可能会通过修改ＶＭ模板来破坏其 他云用户的使用环境，而唯一密钥的做法无疑会加重云供应 商密钥管理的负担［ 。图３所示方法有两方面的局限性：每 次修改ＶＭ模板都需要利用安全的带外方式公布新的散列 值；每个ＶＭ模板散列值都需要以安全的带外方式公布，而 云环境下的ＶＭ模板数量又十分庞大，处理起来难免复杂繁 琐。 （２）虚拟机程序接口（ＡＰＩ）安全（ＳＣ－２）。目前的虚拟化 用于签名ＶＭ管理命令的私钥。 （３）ＶＭ实例管理操作的安全通信（ＳＣ－３）。目前一般的 解决方案是使用ＳＳＨ提供非对称密钥对或基于密码的客户 端认证技术［４ 。云用户生成密钥对，公钥关联ＶＭ实例中的 帐户，为了确认对应私钥拥有者的身份，ＶＭ将公钥添加到协 议（ｔｉｐ，ｓｃｐ）或控制台命令支持的ＳＳＨ登录实例授权密钥文 件中。这种加密认证机制防止了对ＶＭ实例的匿名连接及 猜测口令的认证攻击。在密钥管理方面，云用户需要保护认 证其身份的非对称密钥对中的私钥＿２ 。 云服务级管理员通过ＳＣ－１认证并检查ＩａａＳ服务商的预 定义ＶＭ镜像，利用ＳＣ－２安全配置ＶＭ实例的ＡＰＩ接口，以 保证ＶＭ实例的启动和运行安全，再通过ＳＣ－３与ＶＭ实例 的安全交互执行ＶＭ的配置管理。这样，云应用级管理员就 可以在ＶＭ实例上安装并配置Ｗｅｂ服务器、数据库管理服务 器等平台软件、云应用程序执行环境（Ｊａｖａ ＶＭ，Ｊａｖａ运行时 的模块等）、云应用程序执行文件等。应用程序运行在ＶＭ 上以后，应用程序用户与这些应用安全交互（通过设置的安全 会话）并且执行不同的应用功能。ＩａａＳ服务级管理员、应用级 管理员和应用程序用户都需要数据存储服务。数据存储服务 涵盖不同类型的数据：静态数据、应用程序产生的结构化或非 结构化数据等。因此面向应用的ＩａａＳ云服务安全能力还应 包括以下安全能力。 （１）ＩａａＳ服务中的ＶＭ实例上应用程序的安全通信（ＳＣ－ ４）。应用程序用户通过与应用程序实例建立保证完整性和机 密性的安全会话。传输层安全协议（ＴＬＳ）能够使服务实例和 客户端通过加密方式进行相互认证，也可以配置用于加解密 和生成消息认证码的安全会话密钥Ｌ４ 。在密钥管理方面，安 全会话需要服务实例的非对称密钥对和客户端的可选密钥 对。客户端的私钥可以被企业级ＫＭＳ管理，而服务器端的 私钥则不得不被云供应商ＫＭＳ管理。 （２）ＩａａＳ服务能够安全存储静态应用程序支持的数据 （ＳＣ－５）。为了保证应用程序在ＶＭ实例中的运行，云应用用 户需要安全存储服务来存储静态数据（如应用程序的源代码 与配置参数数据、归档数据和运行日志等）。在密钥管理方 面，云用户加密的数据应上传到云供应商的存储设备中，相关 密钥应受到管理控制［ 。 （３）ＩａａＳ服务使用数据库安全存储结构化的应用程序数 据（ＳＣ－６）。云用户可以通过订阅数据库服务来存储ＶＭ实 例中应用程序运行产生的结构化数据。云供应商包装数据库 管理系统（ＤＢＭＳ）实例提供这些云数据服务［４４３。ＤＢＭＳ实例 提供数据库级加密和用户级加密机制，本文第４部分将详细 介绍ＤＢＭＳ云服务相关的密钥管理问题。 （４）ＩａａＳ服务能够安全存储非结构化应用程序数据（８｛２－７）。 ６ 计算机科学 ２０１７拄 ＮｏＳＱＬ云数据服务也需要存储级加密＿４５］，类似于结构化数据 库管理系统中的透明加密，因此具有相似的密钥管理挑战问 商托管）之间，扮演者反向代理服务器的角色监督所有传人和 传出应用流量（例如ＨＴＴＰ，ＳＭＴＰ，ＳＯＡＰ和ＲＥＳＴ）。在此 题 。 ３．３ Ｐａａｓ中的加密操作和密钥管理 ＰａａＳ的目标是为用户开发或部署应用程序提供计算平 台和必要的应用程序开发环境及工具套件¨４ 。尽管托管开 发工具的底层操作系统平台对用户已知，但是用户不能控制 它的配置功能及平台运行环境口 。用户可能需要存储基础 设施来存储支持数据和用于测试应用程序功能的数据［２０，４７］。 ＰａａＳ云服务安全功能包括４个方面： １）能够与ＰａａＳ中部署的应用程序和开发工具实例建立 安全的交互； ２）能够安全地存储和加密不由应用程序直接处理的 ＰａａＳ支持数据； ３）利用结构化数据库管理系统安全地存储应用程序的结 构化数据［ ； ４）利用非结构化数据管理系统（ＮｏＳＱＬ系统）能够安全 存储应用程序的非结构化数据ｌ４ 。 这些操作与ＩａａＳ服务的ＳＣ一４一Ｓｃ＿７的４条安全功能完 全相同，因此ＰａａＳ应提供类似的数据加解密解决方案和密钥 安全管理能力［ 。 ３．４ ＳａａＳ中的加密操作和密钥管理 ＳａａＳ提供了访问云供应商托管的应用程序的服务。 ＳａａＳ云用户与这些应用程序实例安全交互并执行不同的应 用程序功能 ３。ＳａａＳ云供应商提供与应用程序安全交互 的功能，ＳａａＳ云用户则负责以加密的形式存储应用程序产生 或处理的数据＿２ 。ｓａａＳ的典型安全功能包括两个方面。 （１）与应用程序安全交互。该安全功能与ＩａａＳ的ＳＣ－４ 相同，相关的密钥管理挑战也类似。 （２）加密存储应用程序数据。该安全功能与ＩａａＳ的ＳＣ－６ 和ＳＣ－７相同，主要有两种使用场景：１）￣／１Ｉ密ＳａａＳ中的所有数 据；２）对于结构化数据，云用户希望选择性地加密部分字段 集。前者操作规模较大，因此加密功能可由云供应商提供；后 者由于每个用户选择的字段集不同，因此有关加密策略及其 相关的加解密操作可能发生在客户端。 对于云服务端的数据加密，为了高效地加密和存储应用 程序数据，ＳａａＳ云供应商一般将物理存储资源分成逻辑存储 块（磁盘存储卷），并在磁盘存储卷集合上分配不同的加密密 钥。 在密钥管理方面，ＳａａＳ云供应商控制所有的加密密钥， 如果没有额外的安全措施，这种解决方案没有为用户提供抵 御内部威胁的安全保障［２ 。其次，属于不同用户的数据很可 能位于单独的磁盘存储卷但被同一个加密密钥保护，导致无 法对属于不同云用户的数据进行隔离加密。另外，大型ＳａａＳ 云平台为存储海量数据供了大量密钥，大量密钥的管理可能 还会用到多个密钥管理服务器。如果密钥管理功能由硬件存 储模块（ＨｓＭ）实现，那么同样需要创建和维护多个ＨＳＭ分 区［ 。 对于选择性加密数据库字段，如果用户选择加密字段，使 用的加密网关通常为云用户的企业内部网络。在架构上，网 关位于ＳａａＳ客户应用程序和ＳａａＳ云应用程序（ＳａａＳ云供应 上下文中的传出有效载荷通常是发送给ＳａａＳ云应用程序进 行存储的数据。根据规则配置的网关用于加密不同数据项， 加密或标记实时数据并将修改的数据转发到ＳａａＳ云应用程 序中。同样，ＳａａＳ云应用程序检索并返回已加密或已标记的 数据，在被ＳａａＳ客户应用程序显示出来以前实时转换成明 文［２ 。这种加密模式不需要改变ＳａａＳ云供应商的应用程序 或ＳａａＳ云用户的客户应用程序。加密网关的解决方案的适 用场景为：ＳａａＳ云用户需要选择性地加密某些字段，因此包 括加密字段在内的所有过程都发生在用户方，就那些字段而 言，云平台中的ＤＢＭＳ实例仅用于存储加密数据；在云平台 中，标记为加密的字段值在应用程序处理和存储期间都是以 加密形式存在的ｌ３们；明文数据仅对通过加密网关使用ＳａａＳ 客户应用程序与ｓａａＳ云应用程序进行交互的已被授权的客 户端可见。 在密钥管理方面，加密网关可能使用单一或不同密钥加 解密应用程序的不同所选字段。不论使用的密钥数量如何， 由于加密网驻留在企业网络边界内，所有密钥完全受控于 ＳａａＳ云用户，因此可应用企业内部密钥管理策略和实践来保 护密钥。 可见，不论数据库级／文件级加密还是字段级加密，面向 多租户的云数据管理都会产生大量的密钥，需要集成ＩａａＳ， ＰａａＳ和ＳａａＳ中的硬件存储模块，通过集中的方式高效地对 密钥及其密码资源数据进行管理，才能保证云数据的安全服 务能力。 ４云数据服务中密钥服务的互操作性 ４．１ 云环境下密钥服务互操性的应用及挑战 密钥控制着云数据服务中敏感数据的加解密，前文安全 服务能力ＳＣ－６和ＳＣ－７提到了数据库级Ｉ／Ｏ层面的透明加密 （ＴＤＥ）ｌ２９＿和用户级加密服务，密钥集中管理对这两者都尤为 重要。因此工业界推出了ＡＭＳ Ｋｅｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ， Ａｚｕｒｅ Ｋｅｙ Ｖａｕｌｔ，Ｏｒａｃｌｅ Ｋｅｙ Ｖａｕｌｔ等商业化密钥管理服务 产品。而云数据服务的ＴＤＥＥ 使用这些第三方工具或 ＤＢＭＳ引擎本身提供的加密机制对敏感数据进行加密保存。 ＴＤＥ类似于存储级加密，加密引擎操作于１／ｏ层面，并 在写入磁盘之前对数据进行加密。数据加密密钥（ＤＥＫ）可保 护云端某个数据库、数据文件或数据库表，因此ＤＥＫ的保护 方式更为复杂，可能会使用到ＨＳＭ。由于ＴＤＥ在Ｉ／ｏ层面 执行了所有的加密操作，不需要修改应用程序逻辑或数据库 模式，因此现在的ＤＢＭＳ和ＮｏＳＱＬ系统都开始支持该功能。 在密钥管理方面，云用户管理ＤＢＭＳ实例及ＤＥＫ。由于加密 发生在Ｉ／Ｏ层，存储ＤＥＫ的位置需要接近数据库数据的存储 资源，因此云用户存储ＤＥＫ的云平台就是ＤＢＭＳ实例的运 行平台［５ 。尽管ＴＤＥ实现了列和表级加密，但最常用的还 是存储级别的加密（尤其在ＮｏＳＱＬ系统中），因此无法为拥 有不同权限或角色的用户提供不同的密钥子集。 对于用户级加密服务，用户可以选择加密列、表或对应多 个表、索引的数据文件集合。在密钥管理方面，由于需要利用 不同的加密密钥对不同的数据库对象进行加密，安全服务器 第３期 杨璐，等：云服务环境下的密钥管理问题和挑战 ７ 需要额外地将用户会话权限集合和密钥集合进行映射，然后 向ＫＭＳ发起调用，从密钥存储器中检索需要的密钥集合。 ［３３陈兴蜀，左晓栋，闵京华，等．信息安全技术云计算服务安全指 南：ＧＢ／Ｔ ３１１６７—２０１４［Ｓ１．北京：中国标准出版社，２０１４． 为保证安全性，安全服务器、ＫＭＳ和密钥存储器应该运行在 被云用户内部部署的云平台中或与ＤＢＭＳ运行在不同的云 平台中。基于ＤＢＭＳ用户的认证证书，安全服务器和ＫＭＳ Ｅ４］ＣＨＡＮＤＲＡＭＯＵＬＩ Ｒ，ＩＯＲＧＡ Ｍ，ＣＨＯＫＨＡＮＩ Ｓ Ｓｅｃｕｒｅ Ｃｌｏｕｄ ｏｍｐｕｔｉＣｎｇ ＥＭ３．Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，２０１４：ｌ一３０． ［５３ ＧＬＥＥＳＯＮ Ｓ，ＺＩＭＭＡＮ Ｃ ＰＫＣＳ＃１１ Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｅ Ｔｏｋｅｎ Ｉｎ— 分别执行角色一密钥映射和密钥检索功能。然而，用户会话期 间使用的密钥会保留在与ＤＢＭＳ实例相同的云平台的存储 空间缓存中。安全地将ＫＭＳ中检索的密钥传送给运行在云 供应商平台的应用程序同样存在安全问题：表面上看，与 ＤＢＭＳ应用的安全会话一旦建立，云用户就可以在ＤＢＭＳ应 用程序所在的云平台中运行安全服务器和ＫＭＳ。但如果没 有额外的安全措施，该方法遗留的敏感数据易受到云供应商 管理员的访问攻击。 ４．２云环境下密钥服务互操作性的发展 如上所述，由于云数据密码服务中的所有权问题，随之而 来的密钥管理互操作也会变得更为复杂。这种互操作涉及到 两方面内容：１）与ＨＳＭ等加密设备的密钥服务互操作，典型 的安全标准是ＰＫＣＳ＃１１；２）在密钥集中管理的互操作管理， 典型的安全标准是ＫＭＩＰ。ＫＭＩＰ通过集中式密钥管理服务 实现系统和设备之间的密钥共享，使来自不同用户的应用程 序可以共享加密数据［“］。ＰＫＣＳ￣１１实现的应用程序接口可 以在多租户环境中交互不同的加密设备，解决了安全性应用 程序和服务的集成要求。 结合ＫＭ１Ｐ管理密钥生命周期，ＰＫＣＳ＃１１交互硬件安 全模块，可以将云平台的密钥服务互操作分为几个主要部分。 １）管理用户及认证：授权用户信息，进行用户访问控制， 记录用户操作日志等。 ２）密钥相关管理对象：云平台中的数据隐私、安全可用数 据以及对它们的相关操作。 ３）密钥管理接口：由云平台中ＰＫＣＳ＃１１标准定义的设 备之间的对话和ＫＭＩＰ标准定义的各种执行请求组成。由 于加密设备的存在，密钥管理操作可以在平台内执行。 ＫＭＩＰ确保安全访问加密函数，ＰＫＣＳ＃１１利用安全认证控 制台提供加密设备。 ４）安全通信（消息）：ＫＭＩＰ定义密钥管理服务器上密钥 操作的消息格式以及可在服务器上执行加密相关操作的消 息。 结束语密钥管理系统整合了密钥创建、维护、保护、使 用等管理的全部操作，云平台的分布式环境使得密钥管理变 得更为复杂。本文从３种典型云服务环境的核心功能出发， 总结分析了它们各自的安全功能及可能存在的密钥管理方面 的问题。结合ＫＭＩＰ和ＰＫＣＳ＃１１两个标准，提出未来云数 据服务中密钥服务互操作的可能的安全功能要求。 参考文献 ［１３ ＬＩＵ Ｆ，ＴＯＮＧ Ｊ，ＭＡＯ Ｊ，ｅｔ ａ１．ＮＩＳＴ Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｒｅｆｅｒ— ｅｎｃｅ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ：ＮＩＳＴ ＳＰ ５００—２９２ Ｅｓ３．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１． ＩＳ］ＴＨＯＴＡ Ｋ，ＢＵＲＧＩＮ Ｋ．Ｋｅｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒ０Ｉ ｔｏｃｏｌ Ｓｐｅｅｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｖ１．２ＥＳ１．ＯＡＳＩＳ，２０１５． ｔｅｒｒａｃｅ Ｂａｓｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｖ２．４ｏ［Ｓ］．ＯＡＳＩＳ，２０１５． Ｅ６］ ＢＡＲＫＥＲ Ｅ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｋｅｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ－Ｐａｒｔ １： Ｇｅｎｅｒａｌ（Ｒｅｖｉｓｉｏｎ ４）：ＳＰ８００－５７［￥３．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄ— ａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１５． Ｅ７３ ＢＡＩ Ｌ Ｍ Ｖ。ＨＩＢＢＡＲＤ Ｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｋｅｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｒａ— ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｏｒｅｄ Ｄａｔａ，．ＩＥＥＥ Ｐ１６１９．３Ｅｓ］．２００９． Ｅｓ］Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ－Ｋｅｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ－Ｐａｒｔ １：Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ：Ｉ８０／ＩＥＣｌ１７７０［Ｓ］．Ｔａｍｐａ，Ｆｌｏｒｉｄａ（ＵｓＡ）：ＩＳＯ／ ＩＥＣ ＪＴＣ １／ＳＣ ２７，２０１０． １－９３ ＷＯＮＧ Ｍ Ｓ．Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｄａｔａ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ＮｏＳＱＬ Ｄａｔａｂａｓｅｓ ［ＤＢ／ＯＬ１．［２０１４］．ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｆｉｄｅｌｉｓｓｅｃｕｒｉｔｙ．ｔｏｍ／ｆｉｌｅｓ／ ＮＤＦＩｎｓｉｇｈｔｓ晒ｉｔｅＰａｐｅｒ．ｐｄｆ． Ｅｌｏｉ ＢＡＲＫＥＲ Ｅ，ＢＲＡＮｓＴＡＤ Ｄ，ＣＨＯＫＨＡＮＩ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ｃｒｙｐｔｏｇ－ ｒａｐｈｉｃ Ｋｅｙ ａＭｎａｇｅｍｅｎｔ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ Ｓｕｍｍａｒｙ［ＤＢ／ＯＬ１．ｈｔｔｐ：／／ ｃｓｒｃ．ｎｉｓｔ．ｇｏｖ／ｐｕｂｌｉｅａｔｉｏｎｓ／ｎｉｓｔｉｒ／ｉｒ７６０９／ｎｉｓｔｉｒ－７６０９．ｐａ１． ［１１１ ＢＡＲＲＯＳＯ Ｊ Ｍ Ｄ，ＡＧＵＩＬＡＲ Ｌ Ｊ，ＧＵＮＤＩＮ Ｐ Ｇ，ｅｔ ａ１．Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｍ］．Ｓｐｒｉｇｎｅｒ Ｂｅｒｌｉｎ Ｈｅｉ— ｄｅｌｂｅｒｇ，２０１１：６９１—７０２． ［１２］ＩＶｌｇＬＩ Ｐ，ＧＲＡＮＣＥ Ｔｈｅ ＮＩＳＴ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ 口］．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＡＣＭ，２０１１，５３（６）：５０． Ｅ１３］ＦＥＲＮＡＤＥｓＤＡＢ，ｓ０ＡＲＥｓＩ ＦＢ，ＣＯＭＥＳ ＪＶ，ｅｔ ａ１．Ｓｅｃｕｒｉ— ｔｙ ｉｓｓｕｅｓ ｉｎ ｃｌｏｕｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ：ａ ｓｕｒｖｅｙ［Ｊ１．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒ－ ｈａｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ，２０１４，１３（２）：１１３—１７Ｏ． ［１４１ ＪＡＮＳＥＮ Ｗ Ｃｌｏｕｄ ｈｏｏｋｓ：ｅＳｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｉｖａｃｙ ｉｓｓｕｅｓ ｉｎ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｇｎ［Ｃ￣ｊ｝２０１１ ４４ｔｈ Ｈａｗａｉｉ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（ＨＩＣＳＳ）．ＩＥＥＥ，２０１ １：１－１０． ［１５３ ＬＥＩ Ｓ，ＤＡＩ Ｚ Ｓ，ＧＵＯ Ｊ １３．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｋｅｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｆｒａ— ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｃ］ｆ｝２０１０ ９ｔｈ Ｉｎｔｅｒ— ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｇｒｉｄ ａｎｄ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｇｎ （（ Ｃ）．ＩＥＥＥ，２０１０：４０４—４０７． ［１６１ ＲＡＭＧＯＶＩＮＤ，ＳＵＭＡＮＴ，ＥＬＯＦＦ Ｍ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｍａｎａｇｅ— ｍｅｉｒｔ ｏｆ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ［Ｃ］， Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅＳｃｕｒｉｔｙ ｆｏｒ Ｓｏｕｔｈ Ａｆｒｉｃａ（ＩＳＳＡ），２０１０．ＩＥＥＥ，２０１０：１－７． ［１７１ ＳＯ，ＫＵＹＯＲＯ．Ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｇｎ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｓｓｕｅｓ ａｎｄ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，２０１１，３（５）： ２４７—２５５． ［１８］ＨＡＳＨＩＺＵＭＥＫ，ＲＯＳＡＤＯＤＧ，Ｆ口ⅥＡＮＤＥＺＥＢ，ｅｔ ａ１．Ａｎ ａ— ｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｓｓｕｅｓ ｆｏｒ ｃｌｏｕｄ ｏｃｍｐｕｔｉｎｇ￣Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｎ－ ｔｅｍｅｔ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１３，４（１）：１－１３． ［１９］ＢＨＡＲＤＷＡＪ Ｓ，ＪＡＩＮ Ｌ，ＪＡＩＮ Ｓ Ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｇｎ：Ａ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｓ ａ ｓｅｒｖｉｃｅ（ＩＡＡＳ）［刀．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｇｎ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，２（１）：６０—６３． Ｅ２０１ ＢＯＮＩＦＡＣＥ Ｍ，ＮＡＳＳＥＲ Ｂ，ＰＡＰＡＹ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｐｌａｔｆｏｒｍ－ａｓ－ａ－ｓｅｒ ｖｉｃｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ｃｌｏｕｄｓ［Ｃｌ ２０１０ Ｆｉｆｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ａｎｄ Ｗｅｂ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＩＣＩＷ）．ＩＥＥＥ，２０１０：１５５—１６０． ［２１］ＳＯＡＲＥＳＬＦＢ，ＦＥＲＮＡＮＤＥＳＤＡＢ，Ｇ０ＭＥＳＪＶ，ｅｔ ａ１．Ｃｌｏｕｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙｔｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ａ￣［Ｍｌ ｆ｝Ｓｅｃｕｒｉｔｙ，Ｐｒｉｖａｃｙ ａｎｄ Ｔｒｕｓｔ ｉｎ ８ 计算机科学 ２０１７ Ｃｌｏｕｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｂｅｒｌｉｎ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，２０１４：３－４４． ［２２］ＶＡＱＵＥＲＯ，ＬＵＩｓ Ｍ，ＬＵＩＳ Ｒ Ｍ，ａｔ ａ１．Ｌｏｃｋｉｎｇ ｔｈｅ ｓｋｙ：ａ ｓｔｉｒ－ ｖｅｙ ｏｎ ｌａａＳ ｃｌｏｕｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ口］．Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，２０１１，９１（１）：９３—１１８． Ｌ２３］ＪＡＮＳＥＮ，ＷＡＹＮＥ，ＧＲＡＮＣＥ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｏｎ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｉｖａｃｙ ｉｎ ｐｕｂｌｉｃ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｇｎ［Ｊ］．ＮＩＳＴ ｓｐｅｃｉａｌ ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ， ２０１１，８００（１４４）：１０—１１． ［２４］ＭＥＩ Ｉ ，ＰＥＴＥＲ，ＧＲＡＮＣＥ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｎｄ ｓｅｃｕｒｅｌｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｇｎ ｐａｒａｄｉｇｍ［Ｊ］．ＮＩＳＴ，Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １．ａｈｏｒａｔｏｒｙ，２００９：３０４—３１１． ［２５］ＢＥＲＮＳＴＥＩＮ，ＤＡＶＩＤ，ＶＩＩＸ）ＶＩＣ Ｎ，ｅｔ ａ１．Ｃｌｏｕｄ ＰＡＡＳ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｓｃａｌｅ，ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｍｏｂｉｌｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ－ｗｉｔｈ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｓ ｔｈｅ ｆｕｌｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｃａｒ［Ｃ］， ２０１０ Ｆｉｆｔｈ Ｉｎｔｅｍａ－ ｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｅｅ ｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ （Ｉ（ ＮＣ）．ＩＥＥＥ，２０１０：１１７－１２３． ［２６］ＴＡＫＡＢＩ，ＨＡＳＳＡＮ，ＪＯＳＨＩ Ｊ Ｂ ｎ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｉｖａｃｙ ｃｈａｌ— ｌｅｎｇｅｓ ｉｎ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ＆ Ｐｒｉｖａｃｙ，２０１１，８（６）：２４－３１． ［２７］ＫＲＵＴＺ，Ｒ０ＮＡＩ Ｉ ，ＶＩＮＥＳ Ｒ ｎ Ｃｌｏｕｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ：Ａ ｅｏｍｐｒｅ－ ｈｅｎｓｉｖｅ ｇｕｉｄｅ ｔｏ ｓｅｃｕｒｅ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｇｎ［Ｍ］．Ｗｉｌｅｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ， ２０１０． ［２８］ｊｕ Ｊ，ＷＡＮＧ Ｙ，ＦＵ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｋｅｙ ｔｅｃｎｈｏｌｏｇｙ ｉｎ ＳａａＳ ［ｃ］∥２０１０ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ．ＩＥＥＥ，２０１０：３８４—３８７． ［２９］ＤＥＳＨＭＯＫＨ Ａ Ｐ，ＱＶＲＥＳＨＩ Ｒ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ－ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ Ｄａｔａｂａｓｅ Ｃｏｎｔｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１１， ２（３）． ［３０３ ＬＵＯ Ｊ ｚ，ＪＩＮ Ｊ Ｈ，ＳＯＮＧ Ａ Ｂ，ｅｔ ａ１．Ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ：ａｒｃｈｉｔｅｅ— ｔｕｒｅ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏｍ－ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１１，３２（７）：３－２１． ［３１３ ＨＵ Ｊ，ＫＬＥＩＮ Ａ Ａ ｂｅｎｃｈｍａｒｋ ｏｆ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｄａｔａ ｅｎｅｒｙｐｔｉｏｎ ｆｏｒ ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｅｂ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ［ｃ］∥Ｅｉｇｈｔｈ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｄｅｐｅｎｄａｂｌｅ，Ａｕｔｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ Ｓｅｃｕｒｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｇｎ，２００９（ＤＡＳＣ’０９）．ＩＥＥＥ，２００９：７３５—７４０． ［３２３ ＢＲＥＮＤＥＲ，ＮＡＴＨＡＩ ＩＥ，ＭＡＲＫＯＶ Ｉ．Ｒｉｓｋ ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｉｓｋ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｇｎ：Ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｒｏｍ ａ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｓｗｉｓｓ ｃｏｍｐａｎｉｅｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍａｎ－ ａｇｅｍｅｎｔ，２０１３，３３（５）：７２６—７３３． ［３３］ＡＳＨＫＴＯＲＡＢ，ＶＡＨＩＤ，ＴＡＧＨＩＺＡＤＥＨ Ｓ Ｒ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｔｈｒｅａｔｓ ａｎｄ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒ— ｈａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｇｎ＆Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ （ＵＡＩＥＭ），２０１２，１（２）：２３４—２４５． ［３４３ ＡＤＡＭｓ０Ｎ，ＧＯＲＡＮ，ＷＡＮＧ Ｌ Ｈ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｔ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｇｎ ａｎｄ ｆｕｔｕｒｅ ｔｒｅｎｄｓ［ ｆｆ ＡＳＭＥ ２０１３ ｉｎｔｅｒ— ｎａｔｉｏｎａｌ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｃｏｌｌｏ— ｃａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ４１ｓｔ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａｎ ｉＴｌａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｅａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，２０１３： Ｖ００２Ｔ０２Ａ００４ ＶＯＯ２ＴＯ２Ａ００４． ［３５］ＬＵＯ Ｗ Ｊ，ｘ＾，Ｌ Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ－ｂａｓｅｄ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｎａｄ ｒｅ－ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｋｅｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｇｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１３，３３（１０）：２８３２—２８３４．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） 罗文俊，徐敏．云环境下的基于属性和重加密的密钥管理口］．计 算机应用，２０１３，３３（１０）：２８３２—２８３４． ［３６］ＫＵＩ ＫＡＲＮＩ，ＧＡＵＲＡＶ，ｅｔ ａ１．Ａ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｓｐｅｃｔｓ ｉｎ ｃｌｏｕｄ ｃｏｒｎ— ｐｕｔｉｇｎ［Ｃ］ｆ｝２０１２ ＩＥＥＥ ３ｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｏＣｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏｆｔ— ｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ（ＩＣＳＥＳＳ）．ＩＥＥＥ，２０１２： ５４７－５５０． ［３７］ＢＡＭＩＡＨ，ＭＥＲＶＡＴ，ｅｔ ａ１．Ｃｌｏｕｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｃｈａ－ ｌｌｅｇｎｅｓ［ ｆｔ ２０１２ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｏＣｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ａｐｐｌｉａｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ（Ｉ（Ｘ２ＣＵ￣ＡＭ）． ＩＥＥＥ，２０１２：１７４—１７８． ［３８３ ＶＡＱＵＥＲＯ，ＬＵＩＳ Ｍ，ＬＵＩＳ Ｒ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｌｏｃｋｉｇｎ ｔｈｅ ｓｋｙ：ａ ｓｕｒ－ ｖｅｙ ｏｎ ＩａａＳ ｃｌｏｕｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，２０１１，９１（１）：９３—１１８． ［３９］ＩＢＲＡＨＩＭ，ＡＭＡＮＩ Ｓ，ＨＡＭＩ ＹＮ—ＨＡＲＲＩｓ Ｊ Ｈ，ｅｔ ａ１．Ｅｍｅｒ－ ｇｉｎｇ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｃ］∥ ）ＳＥＣ ２０１０ Ｃｌｏｕｄ Ｗｏｒｋｓｈｏ Ｓｙｄｎｅｙ，Ａｕｓｔｒａｌｉａ，２０１０． ［４０３ ＣＯＳＴＡＮＺＯ，ＡＬＥＸＡＮＤＲＥ Ｄ，ｅｔ ａ１．Ｈａｒｎｅｓｓｉｇｎ ｃｌｏｕｄ ｔｅｅｔｍｏ－ ｌｏｇｉｅｓ ｏｆｒ ａ ｖｉｒｔｕａｌｉｚｅｄ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｅｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］． Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｃｏｍｐｕｔｉｇｎ，ＩＥＥＥ，２００９，１３（５）：２４—３３． ［４１］ＤＯＭＩＮＩＫ Ｂ，ＷＥＧＥＮＥＲ（ Ｔ ｃｈｎｉｃａｌ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｆｏｒｅｎｓｉｃ ｉｎｖｅｓ— ｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ［ｃ］∥２０１１ ＩＥＥＥ Ｓｉｘｔｈ ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａＩ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ Ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｔｏ Ｄｉ— ｇｉｔａｌ Ｆｏｒｅｎｓｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（＆ ）ＦＥ）．ＩＥＥＥ，２０１ １：卜ｌＯ． ［４２］ＪＡＹＡＳＩＮＧＨＥ，ＤＥＥＰＡＬ，ｅｔ ａ１．Ｅｘｐｅｔｒｕｓ：Ａ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ａｕｔｏｍａｔｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｉｎ ＩａａＳ ｃｌｏｕｄｓ［ｅｌ ｆｆ ２０１２ ＩＥＥＥ ５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ（Ｃ１ Ｏ１Ⅱ））． ＩＥＥＥ，２０１２：１１５—１２２． ［４３］ＡＳＴＲ０ＶＡ，ＩＲＩＮＡ，Ｋ０ＳＩ ｛ＥＩ，Ａ，ｅｔ ａＬ ＩａｓＳ Ｈａｔｆｏｒｍｓ：Ｈｏｗ Ｓｅ－ ｃｕｒｅ ａｒｅ Ｔｈｅｙ［Ｃ］ｆ ２０１６ ３０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｄ— ｖａｎｃｅｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｇｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉａｃｔｉｏｎｓ Ｗｏｒｋｓｈｏｐｓ （ＷＡＩＮＡ）．ＩＥＥＥ，２０１６：８４３—８４８． ｒ４４］ＢＨＡＴＮＡＧＡＲ，ＹＡＴＨＡＲＴＨ，ＳＡＲＷＥＳＨ Ｓ，ｅｔ ａ１．ＤＢＭＳ ａｓ ａ Ｃｌｏｕｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ［Ｊ］．（ＵＣＳＩＴ）Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，２０１４，５（３）：３０５２－３０５４． ［４５］Ｋ０ＮｓＴＡＮＴＩＮ０Ｕ，ＩＯＡＮＮＩＳ，ｅｔ ａ１．Ｏｎ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｏｆ ｎｏｓｑｌ ｄａｔａｂａｓｅｓ ｏｖｅｒ ｌｃｏｕｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ［Ｃ］ｌ｝Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２０ｔｈ ＡＣＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｅｅ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．ＡＣＭ，２０１ １：２３８５—２３８８． ｒ４６］ＧＩＥＳＳＭＡＮＮ Ａ，ＳＴＡＮ０ＥＶＳＫＡ『ＳＩ ＡＢＥⅥ Ｋ．Ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｍｏ－ ｄｅｌｓ ｏｆ ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｓ ａ ｓｅｒｖｉｃｅ（ＰａａＳ）ｐｒｏｖｉｄｅｒｓ：ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｆｕｔｕｒｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪＩＴＩ＇Ａ：Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉａｃｔｉｏｎ，２０１２，１３（４）． ［４７］Ｒ０ＤＥＲ０ ＭＥＲＩＮ０ Ｌ，ＶＡＱＵＥＲＯ Ｌ Ｍ，ＣＡＲ０Ｎ Ｅ，ｅｔ ａｔ． Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓａｆｅ ＰａａＳ ｃｌｏｕｄｓ：Ａ ｓｕｒｖｅｙ ｏｎ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ ｍｕｌｔｉｔｅｎａｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ口］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ＆Ｓｅｃｕｒｉｔｙ，２０１２，３１（１）：９６—１０８． ［４８］ＶＡＱＩ厄Ｒ０，ＬＵＳＩ Ｍ，ＬＵＩＳ Ｒ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ｓｃａｌｉｇｎ ａｐ— ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ［Ｊ］．ＡＣＭ ＳＩＧＣＯＭＭ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｏＣｍｍｕ— ｎｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｖｉｅｗ，２０１１，４１（１）：４５—５２． ［４９］ＬＩｕ ｚ Ｈ，ＷＡＮＧ Ｙ Ｈ，ＬＩＮ Ｒ Ｈ．Ａ ｎｏｖｅｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ＰａａＳ ｌｏｇ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＣＯｕｃｈＤＢ［Ｃ］，ｆ ２０１２ ３ｒｄ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ１ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｄｉｇｉｔａ１ Ｃｏｎｔｅｎｔ（Ｉ（２－ＮＩＤＣ）．ＩＥＥＥ，２０１２：２５１—２５５． ［５Ｏ］ＡＨＭＥＤ Ｍ．Ｔｒｕｓｔ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ ｓａａＳ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｇｎ ［Ｒ］．Ｄｅａｋｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１３． ［５１］ｚＨＯＮＧ Ｃ，ＺＨＡＮＧ Ｊ，ＸＩＡ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｔｒｕｓｔｅｄ ＳａａＳ ｐｌａｔｆｏｒｍ［ｃ］∥２０１０ Ｆｉｆｔｈ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｓ０ＳＥ）．ｒＥＥＥ，２０１０： ２４４—２５】 第３期 杨璐，等：云服务环境下的密钥管理问题和挑战 ９ ［ｓ２３ ＦＡＢＩＯ Ｂ，ＣＯＲＲＡＤＩ Ａ，ＦＯＳＣＨＩＮＩ Ｌ Ｄａｔａｂａｓｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｍｅ－ ｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｈｃａｌｔｈｃａｒｅ ＳａａＳ ｉｎ ｔｈｅ Ａｍａｚｏｎ ＡＷＳ ＣｌｏｕｄＦＣｌ∥ ２０１２ ＩＥＥＥ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｅ５３１ ＰＡＲＫ Ｎ．Ｓｅｃｕｒｅ ｄａｔａ ａｃｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍｅ ｕｓｉｎｇ ｔｙｐｅ－ｂａｓｅｄ ｒｅ－ｅｎｅｒｙｐｔｉｏｎ ｉｎ ｃｌｏｕｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｍ］／／Ｓｅｍａｎｔｉｃ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｒｆ Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｓｐｒｉｇｅｒ Ｂｅｒｌｎｉｎ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，２０１１：３１９—３２７． （ＩＳＣＣ）．ＩＩ您Ｅ，２０１２：０００８１２－０００８１９． （上接第２页） 正因如此，保险公司必须承保大量个体来实现风险的分担，这 从图２可以看到，其生理年龄分布明显偏向右方，即整个 反映了当前保险业的一个现实，即保险人不能更好地“把握” 投保的个体所面临的风险。 限于多方因素，该矛盾在过去不可能得到实质性解决，但 是在基因、互联网、医疗技术、穿戴设备、人体量化、大数据等 群体的健康风险要比日历年龄３Ｏ岁大一些。如果以各群体 测算的生理年龄对应百分比作为权重，测算保费的均值为 ０．１３０２，也明显要比日历年龄３０岁的纯保费更大。 如果考虑日历年龄为２１～４７岁的群体，计算每个日历年 技术高速发展的背景下，我们认为解决的时机已经显现。本 龄所对应的群体在生理年龄下测算的终身寿险纯保费（Ｉ元 文就是沿着该思路，将这种可能归结为生理年龄（Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ 保额），并计算其均值，得到该均值随日历年龄变化的关系，如 Ａｇｅ），从而引入将深度学习作为代表的人工智能技术，基于 图３所示。 大数据样本的积累，重新变革定价模式以反映个性化的风险 程度。 三 至ｉ 参考文献 ［１１ ＧＬＥＩ Ｄ Ａ，ＧＯＩ ＤＭＡＮ Ｎ，ＲＩＳＱＵＥＳ Ｒ Ａ，ｅｔ ａｌ，Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ Ｓｕｒ－ ｖｉｖａｌ ｆｒｏｍ Ｔｅ１ｏｍｅｒｅ Ｌｅｎｇｔｈ ｖｅｒｓｕｓ Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｐｒｅｄｉｃｔｏｒｓ：Ａ Ｍｕｌｔｉｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ－Ｂａｓｅｄ Ｃｏｈｏｒｔ Ｓｔｕｄｙ［Ｊ］．Ｐｌｏｓ Ｏｎｅ， ２０１６，ｌ１（４）：ｅ０１５２４８６． 图３ 日历年龄定价结果与生理年龄定价结果的比较” ［２］ＬＥＶＩＮＥ Ｍ Ｅ Ｍｏｄｅｌｉｇｎ ｔｈｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｓｅｎｅｓｃｅｎｃｅ：ｃａｎ ｅｓｔｉａｍｔｅｄ 从图３可以看出，整体上，生理年龄定价结果要普遍高于 ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｇｅ ｐｒｅｄｉｃｔ ｍｏｒｔａｌｉｔｙ ｍｏｒｅ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｔｈａｎ ｅｈｒｏｎｏｌｏｇｉ－ 日历年龄定价结果，这反映了整个群体面临的风险要超过传 ｃａｌ ａｇｅ？ＥＪ］．Ｔｈｅ ｊｏｕｒｎａｌｓ ｏｆ ｇｅｒｏｎｔｏｌｏｇｙ．Ｓｅｒｉｅｓ Ａ，Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ ｍｅｄｉｅａｌ ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２０１３，６８（６）：６６７—６７４． 统模式测算的保费，从另外一个角度说明利用生理年龄定价 ［３］ＨＩＬＴＯＮ Ｇ Ｅ，ＳＡＬＡＫＨＵＴＤＩＮｏＶ Ｒ Ｒ．Ｒｅｄｕｄｎｇ ｔｈｅ Ｄｉｍｅｎ— 更加公平合理，让保险公司避免“死差风险”，也减小了投保人 ｓｉｏｎａｌｉｔｙ ｏｆ Ｄａｔａ ｗｉｔｈ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗ０ｒｋ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００６，３１３： 逆向选择的可能。 ５０４—５０７． 考虑到深度学习技术的特征，生理年龄应用于保险领域 ［４３ ＬＥＣＵＮ Ｙ，ＢＥＮＧＩＯ Ｙ，ＨＩＬＴＯＮ ＧＤｅｅｐ Ｌｅａｒｎｉｇｎ［Ｊ］．Ｎａ— 并不仅局限于测算保费。事实上，保险公司里的许多业务可 ｔｕｒｅ，２０１５，５２１：４３６—４４４． 以直接引入深度学习，例如核保核赔、保单审核、过程管理等。 ［５］ＫＲＩＺＨＥＶＳＫＹ Ａ，ＳＵＴＳＫＥＶＥＲ Ｉ，ＨＩＮ＇ＩＤＮ Ｇ．ＩｍａｇｅＮｅｔ ｄａｓ－ 希望通过此研究让保险公司意识到深度学习的作用，真正建 ｓｉｉｆａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄｅｅｐ ｅｏｎｖｏｌｕｔｉｏｒｍｌ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃ． 立起自己的“智能大脑”。此外，因为保险公司自身拥有更多 Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｎｅｕｒａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ．２０１２，２５： 数据，这会进一步发挥深度学习技术的潜力。 １０９０—１０９８． ［６］ＴＯＭＰＳＯＮ Ｊ，ＪＡＩＮ Ａ，ＬＥＣＵＮ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ｊｏｉｎｔ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｏｆ ａ ｃｏｎ－ ２研究背景 ｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ａ ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｈｕｍａｎ ｐｏｓｅ ｅｓｔｉ— 众所周知，金融和保险行业积累了大量数据，但是在与大 ｍａｔｉｏｎ［Ｃ］ｆ｝Ｐｒｏｃ．Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｎｅｕｒａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｇｎ 数据及人工智能技术结合上的发展动力还不足，这一方面是 Ｓｙｓｔｅｍｓ．２０１４，２７：１７９９—１８０７． 因为金融和互联网存在一定的跨界性，复合的人才较少，创新 ［７］ＭＩＫＯＬＯＶ Ｔ，ＤＥＯＲＡＳ Ａ，ＰＯＶＥＹ Ｄ，ｅｔ ａ１．Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ 思维缺乏；另外，金融业自身的既有模式也起到了一定的阻碍 ｔｒａｉｎｉｇｎ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｌａｇｎｕａｇｅ ｍｏｄｅｌｓ［Ｃ］？，Ｐｒｏｃ． Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｓｐｅｅｃｈ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｇｎ．２０１１：１９６－ 作用。 ２０１． 这种阻碍在许多细分领域得到了体现。本文以寿险定价 ［８３ ＭＡ Ｊ，ＳＨＥＲＩＤＡＮ Ｒ Ｐ，ＬＩＡＷ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｄｅｅｐ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｓ ａｓ ａ 为突破口来展示深度学习对传统模式的挑战，后续还将就此 ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ－ａｃｔｉｖｉｔｙ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ口］．Ｊｏｕｒ～ 进行大量试验和研究，力图从多角度变革金融模式。具体来 ｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉａｃｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ＆Ｍｏｄｅｌｉｇｎ，２０１５，５５（２）：２６３—２７４． 说，传统模式的寿险定价的核心在于获得寿命的分布函数（或 ［９］ ＷＥＳＴＯＮ Ｊ，Ｂ０ＲＤＥＳ Ａ，ＣＨＯＰＲＡ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ｔｏｗａｒｄｓ ＡＩ－ｃｏｍ～ 者是生存函数），然后通过计算精算现值获得精算纯保费。从 ｐｌｅｔｅ ｑｕｅｓｔｉｏｎ ａｎｓｗｅｒｉｎｇ；ａ ｓｅｔ ｏｆ ｐｒｅｒｅｑｕｉｓｉｔｅ ｔｏｙ ｔａｓｋｓ［ＯＬ１． 保险诞生之初持续到现在 ，该模式一直未曾改变。但是常 ｈｔｔｐ：／／ａｒｘｉｖ．ｏｒｇ／ａｂｓ／１５０２．０５６９８． 说的年龄真的反映了个体的死亡风险或者健康风险了吗？答 ［１０１ ＭＮＩＨ Ｖ，ｅｔ ａ１．Ｈｕｍａｎ－ｌｅｖｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｅｅｐ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ－ 案是否定的，它恰好和保险人所要承保的“风险”相关性不大， ｍｅｎｔ ｌｅａｒｎｉｎｇ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，２０１５，５１８：５２９—５３３． 其样本数据截至２０１６年１Ｏ月１日，后期我们将进一步引入新数据以调整模型和提升结果。 。）最早在１６９３年，哈雷就编制了德国布勒斯劳市的生命表。
