什么是零信任網(wǎng)絡(luò)？這篇文章終于講透了

零信任模型徹底改變了這種安全架構(gòu)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)與隔離安全模型在過去發(fā)揮了積極作用，但是現(xiàn)在卻疲于應(yīng)對高級的網(wǎng)絡(luò)攻擊。傳統(tǒng)的安全模型主要有以下缺點(diǎn)。

• 缺乏網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的流量檢查。
• 主機(jī)部署缺乏物理及邏輯上的靈活性。
• 存在單點(diǎn)故障。

需要關(guān)注的是，如果基于網(wǎng)絡(luò)位置劃分區(qū)域的需求消失了，那么對 VPN 的需求也就消失了。VPN 的作用是對用戶進(jìn)行身份認(rèn)證并分配 IP 地址，然后建立加密的傳輸隧道。用戶的訪問流量通過隧道傳輸?shù)竭h(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)包的

解封裝和路由?；蛟S人們從來沒有想過，在某種程度上，VPN 是一種不會遭人懷疑的后門。

如果網(wǎng)絡(luò)的位置對于網(wǎng)絡(luò)安全失去價(jià)值，那么諸如 VPN 等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備也會失去其原有的價(jià)值。當(dāng)然，這也迫使我們把安全控制的實(shí)施點(diǎn)盡可能地前推到網(wǎng)絡(luò)邊緣，這同時(shí)也減輕了網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備的安全責(zé)任。此外，大多數(shù)主流的操作系統(tǒng)都支持狀態(tài)防火墻，交換和路由技術(shù)的進(jìn)展也為在網(wǎng)絡(luò)邊緣部署高級功能創(chuàng)造了機(jī)會。將所有這些改變帶來的收益匯集在一起，得出一個(gè)結(jié)論：是時(shí)候進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)的范式轉(zhuǎn)換了。

利用分布式策略實(shí)施和應(yīng)用零信任原則，可以構(gòu)建如圖 1-2 所示的網(wǎng)絡(luò)安全 架構(gòu)。

零信任的控制平面

零信任架構(gòu)的支撐系統(tǒng)稱為控制平面，其他部分稱為數(shù)據(jù)平面，數(shù)據(jù)平面由控制平面指揮和配置。訪問受保護(hù)資源的請求首先經(jīng)過控制平面處理，包括設(shè)備和用戶的身份認(rèn)證與授權(quán)。細(xì)粒度的控制策略也在這一層進(jìn)行，控制平面可以基于組織中的角色、時(shí)間或設(shè)備類型進(jìn)行授權(quán)。如果用戶需要訪問安全等級更高的資源，那么就需要執(zhí)行更高強(qiáng)度的認(rèn)證。

一旦控制平面完成檢查，確定該請求具備合法的授權(quán)，它就會動(dòng)態(tài)配置數(shù)據(jù)平面，接收來自該客戶端（且僅限該客戶端）的訪問流量。此外，控制平面還能夠?yàn)樵L問請求者和被訪問的資源協(xié)調(diào)配置加密隧道的具體參數(shù)，包括一次性的臨時(shí)憑證、密鑰和臨時(shí)端口號等。

雖然上述措施的安全強(qiáng)度有強(qiáng)弱之分，但基本的處理原則是不變的，即由一個(gè)權(quán)威的、可信的第三方基于多種輸入來執(zhí)行認(rèn)證、授權(quán)、實(shí)時(shí)的訪問控制等操作。

1.2 邊界安全模型的演進(jìn)

本書提到的傳統(tǒng)安全架構(gòu)通常是指“邊界安全模型”。該模型的基本思想與物理世界中通過修建城墻來保護(hù)城堡一樣，是通過構(gòu)建層層防線來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的敏感資源。入侵者必須穿透這些防線，才能夠訪問敏感資源。遺憾的是，這種做法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)場景下存在根本性的缺陷，實(shí)質(zhì)上無法保證敏感資源的安全性。為了充分理解這種缺陷，有必要回顧一下邊界安全模型出現(xiàn)的原因及其發(fā)展歷程。

1.2.1 管理全球 IP 地址空間

導(dǎo)致邊界安全模型出現(xiàn)的原因要從互聯(lián)網(wǎng)的 IP 地址分配開始說起。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的早期，越來越多的網(wǎng)絡(luò)連接在一起。在那個(gè)年代，互聯(lián)網(wǎng)還沒有大規(guī)模普及，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可能是連接到互聯(lián)網(wǎng)，也可能是與其他業(yè)務(wù)部門、公司或是某個(gè)研究機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)相連。當(dāng)然，在任何 IP 網(wǎng)絡(luò)中，IP 地址都必須是唯一的。如果不同網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營者使用了重疊的 IP 地址空間，那么他們必須花費(fèi)很大的力氣進(jìn)行修改。如果正在連接的網(wǎng)絡(luò)恰好是互聯(lián)網(wǎng)，那么 IP 地址必須是全球唯一的。很顯然，網(wǎng)絡(luò)的 IP地址分配必須通過統(tǒng)一的協(xié)調(diào)。

互聯(lián)網(wǎng)號碼分配機(jī)構(gòu)（Internet Assigned Numbers Authority，IANA）于 1998 年正式成立，直到今天 IANA 仍然是 IP 地址分配的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)。在 IANA 成立之前， IP 地址分配和協(xié)調(diào)的職責(zé)是由 Jon Postel 來承擔(dān)的，他繪制了如圖 1-3 所示的互聯(lián)網(wǎng)地圖。Jon 是 IP 地址所有權(quán)記錄的權(quán)威來源，如果你想確保自己的 IP地址是全球唯一的，那么就需要到他這里注冊。在那個(gè)時(shí)代，即使網(wǎng)絡(luò)暫時(shí)不

需要連接到互聯(lián)網(wǎng)，也鼓勵(lì)人們?yōu)槠渥?IP 地址，因?yàn)檎f不定哪天這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就

1.2.2 私有 IP 地址空間的誕生

20 世紀(jì) 80 年代末和 20 世紀(jì) 90 年代初，隨著 IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣，隨意使用 IP 地址空間成為一個(gè)嚴(yán)重的問題。許多網(wǎng)絡(luò)雖然事實(shí)上與互聯(lián)網(wǎng)隔離，但是卻有很大的 IP 地址空間需求，連接 ATM 的網(wǎng)絡(luò)、連接大型機(jī)場航班信息顯示屏的網(wǎng)絡(luò)等，都是典型的例子。出于各種原因，這些網(wǎng)絡(luò)的確需要與互聯(lián)網(wǎng)隔離，

有的設(shè)備因?yàn)樾枰獫M足安全或隱私的要求而與互聯(lián)網(wǎng)隔離（如 ATM）；有的設(shè)備功能非常有限，通過網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模地連接起來意義不大（如機(jī)場的航班信息顯示屏）。

于是，私有互聯(lián)網(wǎng)地址分配標(biāo)準(zhǔn)——RFC 1597 誕生了，其目的是解決大量公共 IP地址空間的浪費(fèi)問題。

1994 年 3 月，RFC 1597 宣布 IANA 為私有網(wǎng)絡(luò)保留 3 個(gè) IP 地址范圍：10.0.0.0/8、 172.16.0.0/12 和 192.168.0.0/16。這樣可以確保大型私有網(wǎng)絡(luò)的地址空間不會超出分配的范圍，從而減緩公共 IP 地址空間的消耗，也使得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候使用非全球唯一的 IP 地址。此外，私有 IP 地址空間的使用還產(chǎn)生了另外一個(gè)效果，而且直到今天仍然在發(fā)揮作用——使用私有地址空間的網(wǎng)絡(luò)更加安全，因?yàn)檫@些網(wǎng)絡(luò)無法連接到其他網(wǎng)絡(luò)，特別是連接到互聯(lián)網(wǎng)。

在那個(gè)年代，連接到互聯(lián)網(wǎng)的組織相對來說比較少，因此，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常使用保留的私有網(wǎng)絡(luò)地址空間。另外，網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)措施也非常弱，甚至完全沒有，因?yàn)檫@些網(wǎng)絡(luò)在物理上通常位于一個(gè)組織的內(nèi)部，攻擊者很難接觸到。

1.2.3 私有網(wǎng)絡(luò)連接到公共網(wǎng)絡(luò)

互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展非常迅速，很快大多數(shù)組織都希望以某種方式出現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上。電子郵件就是較早的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之一。人們希望能夠發(fā)送和接收電子郵件，這就意味著他們需要一個(gè)可公開訪問的郵件服務(wù)器，也意味著他們需要以某種方式連接到互聯(lián)網(wǎng)。

私有網(wǎng)絡(luò)中的郵件服務(wù)器一般情況下是唯一連接到互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)器，它通常有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，一個(gè)連接互聯(lián)網(wǎng)，一個(gè)連接內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。通過連接到互聯(lián)網(wǎng)的郵件服務(wù)器，私有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的系統(tǒng)和人員就能夠發(fā)送和接收互聯(lián)網(wǎng)電子郵件。

人們很快意識到，這些服務(wù)器實(shí)際上開辟了一條物理通道，把互聯(lián)網(wǎng)和安全的私有網(wǎng)絡(luò)連接了起來。如果攻擊者攻陷其中一臺服務(wù)器，那么他就能夠進(jìn)入私有網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗接芯W(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)與連接互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)器之間是連通的。因此，出于安全的考慮，需要嚴(yán)格檢查這些服務(wù)器及其網(wǎng)絡(luò)連接。于是，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者在這些服務(wù)器的兩側(cè)部署了防火墻，用于控制網(wǎng)絡(luò)通信，阻止?jié)撛诘墓粽邚?/p>

互聯(lián)網(wǎng)訪問內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)，如圖 1-4 所示。發(fā)展到這一步，邊界安全模型就誕生了。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)變成了“安全”的網(wǎng)絡(luò)，受到嚴(yán)格控制的服務(wù)器所部署的位置成為 DMZ，即隔離區(qū)。

1.2.4 NAT 的誕生

由于需要從內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)訪問的互聯(lián)網(wǎng)資源數(shù)量快速增長，因此，給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)資源賦予

訪問互聯(lián)網(wǎng)的權(quán)限，要比為每個(gè)應(yīng)用維護(hù)代理主機(jī)更加容易。NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）能夠很好地解決這個(gè)問題。

RFC 1631 為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備定義了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，使其能夠在組織的網(wǎng)絡(luò)邊界執(zhí)行 IP 地址轉(zhuǎn)換。通過維護(hù)一張公共 IP/端口與私有 IP/端口的映射關(guān)系表，NAT 設(shè)備能夠使私有網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備訪問任意的互聯(lián)網(wǎng)資源。這種輕量級的映射關(guān)系與應(yīng)用程序無關(guān)，也就是說，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者不再為每個(gè)應(yīng)用程序單獨(dú)配置互聯(lián)網(wǎng)連接，而只需要支持私有網(wǎng)絡(luò)的通用互聯(lián)網(wǎng)連接即可。

NAT 設(shè)備有一個(gè)很有趣的特性：因?yàn)?IP 地址映射關(guān)系是多對一的，所以源自互聯(lián)網(wǎng)的連接無法訪問內(nèi)部的私有 IP 地址，除非事先在 NAT 設(shè)備上進(jìn)行專門的配置來處理這種特殊情況。因此，NAT 設(shè)備具有與狀態(tài)檢測防火墻相似的特性。事實(shí)上，防火墻設(shè)備也很快開始集成 NAT 功能，這兩個(gè)功能合二為一，基本上無法區(qū)分。這類設(shè)備既能支持網(wǎng)絡(luò)的連通功能，又能支持嚴(yán)格的安全控制，因此很快得到廣泛

應(yīng)用，幾乎每個(gè)組織的網(wǎng)絡(luò)邊界上都部署了防火墻設(shè)備，如圖 1-5 所示。

1.2.5 現(xiàn)代邊界安全模型

通過在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)之間部署防火墻/ NAT 設(shè)備，能夠清晰地劃分安全區(qū)域，包括組織內(nèi)部的“安全”區(qū)、隔離區(qū)和不可信區(qū)域（互聯(lián)網(wǎng)）。如果一個(gè)組織的網(wǎng)絡(luò)需要與另一個(gè)組織的網(wǎng)絡(luò)互連，則只需要在兩個(gè)組織網(wǎng)絡(luò)的邊界處部署防火墻

/NAT 設(shè)備，這樣另一個(gè)組織的網(wǎng)絡(luò)就成為一個(gè)新的安全區(qū)域。然后，就像隔離區(qū)或安全區(qū)一樣，可以在邊界防火墻設(shè)備上配置特定的規(guī)則，規(guī)定不同區(qū)域之間允許或禁止哪種類型的網(wǎng)絡(luò)流量通過。

回顧過去，可以看到很明顯的進(jìn)步。我們從離線/私有網(wǎng)絡(luò)中只有個(gè)別主機(jī)能夠連接互聯(lián)網(wǎng)，發(fā)展到通過在網(wǎng)絡(luò)邊界部署安全設(shè)備來建立高度互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。這種進(jìn)步并不難理解，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者出于各種商業(yè)目的，必須讓內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器對互聯(lián)網(wǎng)

敞開大門，但是他們又不想失去私有網(wǎng)絡(luò)的安全性，而防火墻/NAT 設(shè)備能夠在網(wǎng)絡(luò)邊界進(jìn)行嚴(yán)密的安全控制，極大地降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。