云计算是网格计算、分布式计算、效用计算等技术发展融合的产物，如今普及速度非常快。亚马逊、谷歌、微软等企业向用户提供了在云环境中开发应用和远程访问应用的功能。由于云环境的数据托管给服务商存储在远程服务器中，且应用数据通过互联网传输，数据存储和传输安全是一个重要的问题。在实现云计算之前，首先应该解决由此带来的安全问题。论文描述了云计算中数据安全相关的挑战，研究了对于数据安全不同层面的解决方案。
1 引言
云计算是基于下一代互联网的计算系统，提供了方便和可定制的服务供用户访问或者与其他云应用协同工作。云计算通过互联网将云应用连接在一起，向用户提供了在任意地点通过网络访问和存储数据的服务。
通过选择云服务，用户能够将本地数据副本存储在远端云环境中。在云环境中存储的数据能通过云服务提供商提供的服务进行存取。在云计算带来方便的同时，必须考虑数据存储的安全性。如今云计算安全是一个值得注意的问题。如果对数据的传输和存储不采取合适的手段，那么数据处于高风险的环境中，关键数据泄露可能造成非常大的损失。由于云服务向公共用户群提供了访问数据的功能，数据存储可能存在高风险问题。在后续章节中，本文首先介绍了云计算模型，然后针对云计算本身的属性带来的信息安全问题，研究了已有数据安全解决方案的应用范围。
2 云计算应用模式
云计算的应用模式主要有软件即服务(SaaS)、平台即服务(PaaS)、基础设施即服务(IaaS)等。在SaaS中，厂商提供服务供客户使用，客户使用服务在云基础架构中运行应用。SaaS相对比较简单，不需要购买任何硬件，使用容易。但是数据全部保存在云端，且存放方式不受用户控制，存在安全隐患。PaaS则通过使用云计算服务商提供的中间件平台开发和测试应用，例如谷歌的App Engine。由于不同的中间件平台提供的API不一样，同一个应用不能再不同的平台通用，存在一定的兼容性问题。在IaaS模型中，用户可以控制存储设备、网络设备等基础计算架构，或者直接使用服务商提供的虚拟机去满足特定的软件需求，灵活性高但是使用难度也比较大。
随着云计算的蓬勃发展，云计算安全作为不能忽视的层面，应该引起足够的重视。如果对数据的传输和存储不采取合适的手段，那么数据将处于高风险的环境中。由于云计算向用户群提供了访问数据的功能，不论采用三种主要应用模式的任意一种，数据都存储在公共平台中，由此带来了数据存储和传输的安全问题。
3 数据安全挑战
3.1 数据保障
当多个用户共享同一个资源的时候存在资源误用的风险。为了避免这个风险，有必要对数据存储、数据传输、数据处理等过程实施安全方面的措施。数据的保护是在云计算中最重要的挑战。为了加强云计算的安全，有必要提供认证授权和访问控制的手段确保数据存储的安全。数据安全的主要几个方面：健壮性——使用测试工具检查数据的安全脆弱性，查看云计算应用是否有常见的漏洞，比如跨站脚本、SQL注入漏洞等;保密性——为了保护客户端数据的安全，应当使用资源消耗少的瘦客户端，尽量将客户端的功能精简，将数据的运算放置在云服务端完成;可用性——数据安全中最重要的部分，具体实施情况由厂商和客户直接协商决定。以上措施决定了数据的可用性、可靠性和安全性。
3.2 数据正确性
在保证数据安全的同时也要保证数据的正确性。每个在云计算中的事务必须遵守ACID准则保持数据的正确性。否则会造成数据的“脏读”，“幻读”等现象，造成数据的不准确，事后排查花费的代价高。大多数Web服务使用HTTP协议都面临着事物管理的问题。HTTP协议本身并不提供事务的功能，事务的功能可以使用程序内部的机制解决。
3.3 数据访问
数据访问主要是指数据安全访问管理机制。在一个公司中，应根据公司的安全条例，给予不同岗位职工特定数据的访问权限，保证该数据不能被公司的其他员工访问。可以使用加密技术保证数据传输安全，采取令牌管理手段提升用户密码的猜解复杂程度。
3.4 保密性
由于在云环境中，用户将文本、视频等数据存储在云端，数据保密性成为了一个重要的需求。用户应该了解保密数据的存放情况和数据的访问控制实施情况。
3.5 数据隔离
云计算的重要特征之一是多用户租用公共服务或设备。由于公用云向所有用户提供服务的特点，存在数据入侵的可能。通过注入代码等手段，可能造成云端存储的数据被非授权获取。所以有必要将用户数据和程序数据分开存储，增加数据被非授权获取的难度。通常可以通过SQL注入、数据验证等方式验证潜在的漏洞是否存在。
3.6 数据备份
云端数据备份主要目的是在数据意外丢失的情况下找。数据丢失是一个很普遍的问题，一份2009年的调查表明，66%的被访者声称个人电脑的文件存在丢失情况。云端数据备份还可以方便将数据恢复到某个时期的版本。云计算作为公用服务，已有大量用户使用网盘将数据副本存储在云端，但是还有很多应用的业务数据未在用户本地设备中存储。无论云端存储数据的性质，云端都应定时将存储的数据备份，保障云服务的正常运行。
3.7 法律法规风险
在云计算中，数据有可能分布存储在不同的国家和地区中。当数据被转移到其他的国家和地区中后，必须遵守当地的法律法规。所以在云计算中，存在数据放置地理位置的问题，客户应当知晓数据存储的地理位置防范风险。
4 数据安全解决方案
对于数据安全问题，需要方案解决云环境中数据潜在的风险。其中由于云环境的公用特性，数据保密应当作为主要解决目标。针对上节的数据保障、正确性、访问等问题，多位云计算安全专家在不同层面已先后提出了几套完整的解决方案，其目标主要是保证云环境中数据共享的安全性。在不可信的公共云环境中，数据共享的同时保证数据对第三方的保密性。