什么是零信任網(wǎng)絡？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。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡分區(qū)與隔離安全模型在過去發(fā)揮了積極作用，但是現(xiàn)在卻疲于應對高級的網(wǎng)絡攻擊。傳統(tǒng)的安全模型主要有以下缺點。

• 缺乏網(wǎng)絡內(nèi)部的流量檢查。
• 主機部署缺乏物理及邏輯上的靈活性。
• 存在單點故障。

需要關注的是，如果基于網(wǎng)絡位置劃分區(qū)域的需求消失了，那么對 VPN 的需求也就消失了。VPN 的作用是對用戶進行身份認證并分配 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程網(wǎng)絡，然后進行數(shù)據(jù)包的

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

如果網(wǎng)絡的位置對于網(wǎng)絡安全失去價值，那么諸如 VPN 等網(wǎng)絡安全設備也會失去其原有的價值。當然，這也迫使我們把安全控制的實施點盡可能地前推到網(wǎng)絡邊緣，這同時也減輕了網(wǎng)絡核心設備的安全責任。此外，大多數(shù)主流的操作系統(tǒng)都支持狀態(tài)防火墻，交換和路由技術的進展也為在網(wǎng)絡邊緣部署高級功能創(chuàng)造了機會。將所有這些改變帶來的收益匯集在一起，得出一個結論：是時候進行網(wǎng)絡安全架構的范式轉(zhuǎn)換了。

利用分布式策略實施和應用零信任原則，可以構建如圖 1-2 所示的網(wǎng)絡安全 架構。

零信任的控制平面

零信任架構的支撐系統(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。訪問受保護資源的請求首先經(jīng)過控制平面處理，包括設備和用戶的身份認證與授權。細粒度的控制策略也在這一層進行，控制平面可以基于組織中的角色、時間或設備類型進行授權。如果用戶需要訪問安全等級更高的資源，那么就需要執(zhí)行更高強度的認證。

一旦控制平面完成檢查，確定該請求具備合法的授權，它就會動態(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，控制平面還能夠為訪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)，包括一次性的臨時憑證、密鑰和臨時端口號等。

雖然上述措施的安全強度有強弱之分，但基本的處理原則是不變的，即由一個權威的、可信的第三方基于多種輸入來執(zhí)行認證、授權、實時的訪問控制等操作。

1.2 邊界安全模型的演進

本書提到的傳統(tǒng)安全架構通常是指“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城堡一樣，是通過構建層層防線來保護網(wǎng)絡中的敏感資源。入侵者必須穿透這些防線，才能夠訪問敏感資源。遺憾的是，這種做法在計算機網(wǎng)絡場景下存在根本性的缺陷，實質(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)絡連接在一起。在那個年代，互聯(lián)網(wǎng)還沒有大規(guī)模普及，一個網(wǎng)絡可能是連接到互聯(lián)網(wǎng)，也可能是與其他業(yè)務部門、公司或是某個研究機構的網(wǎng)絡相連。當然，在任何 IP 網(wǎng)絡中，IP 地址都必須是唯一的。如果不同網(wǎng)絡的運營者使用了重疊的 IP 地址空間，那么他們必須花費很大的力氣進行修改。如果正在連接的網(wǎng)絡恰好是互聯(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)號碼分配機構（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)機構。在 IANA 成立之前， IP 地址分配和協(xié)調(diào)的職責是由 Jon Postel 來承擔的，他繪制了如圖 1-3 所示的互聯(lián)網(wǎng)地圖。Jon 是 IP 地址所有權記錄的權威來源，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。在那個時代，即使網(wǎng)絡暫時不

需要連接到互聯(lián)網(wǎng)，也鼓勵人們?yōu)槠渥?IP 地址，因為說不定哪天這個網(wǎng)絡就

1.2.2 私有 IP 地址空間的誕生

20 世紀 80 年代末和 20 世紀 90 年代初，隨著 IP 網(wǎng)絡技術的應用范圍越來越廣，隨意使用 IP 地址空間成為一個嚴重的問題。許多網(wǎng)絡雖然事實上與互聯(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、連接大型機場航班信息顯示屏的網(wǎng)絡等，都是典型的例子。出于各種原因，這些網(wǎng)絡的確需要與互聯(lián)網(wǎng)隔離，

有的設備因為需要滿足安全或隱私的要求而與互聯(lián)網(wǎng)隔離（如 ATM）；有的設備功能非常有限，通過網(wǎng)絡大規(guī)模地連接起來意義不大（如機場的航班信息顯示屏）。

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

1994 年 3 月，RFC 1597 宣布 IANA 為私有網(wǎng)絡保留 3 個 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)絡運營者能夠在適當?shù)臅r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)絡更加安全，因為這些網(wǎng)絡無法連接到其他網(wǎng)絡，特別是連接到互聯(lián)網(wǎng)。

在那個年代，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)絡經(jīng)常使用保留的私有網(wǎng)絡地址空間。另外，網(wǎng)絡的安全防護措施也非常弱，甚至完全沒有，因為這些網(wǎng)絡在物理上通常位于一個組織的內(nèi)部，攻擊者很難接觸到。

1.2.3 私有網(wǎng)絡連接到公共網(wǎng)絡

互聯(lián)網(wǎng)應用的發(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可公開訪問的郵件服務器，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)絡中的郵件服務器一般情況下是唯一連接到互聯(lián)網(wǎng)的服務器，它通常有兩個網(wǎng)絡接口，一個連接互聯(lián)網(wǎng)，一個連接內(nèi)部網(wǎng)絡。通過連接到互聯(lián)網(wǎng)的郵件服務器，私有網(wǎng)絡內(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，這些服務器實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)絡連接了起來。如果攻擊者攻陷其中一臺服務器，那么他就能夠進入私有網(wǎng)絡，因為私有網(wǎng)絡中的主機與連接互聯(lián)網(wǎng)的服務器之間是連通的。因此，出于安全的考慮，需要嚴格檢查這些服務器及其網(wǎng)絡連接。于是，網(wǎng)絡運營者在這些服務器的兩側(cè)部署了防火墻，用于控制網(wǎng)絡通信，阻止?jié)撛诘墓粽邚?/p>

互聯(lián)網(wǎng)訪問內(nèi)部網(wǎng)絡的主機，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)絡變成了“安全”的網(wǎng)絡，受到嚴格控制的服務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)絡資源賦予

訪問互聯(lián)網(wǎng)的權限，要比為每個應用維護代理主機更加容易。NAT（網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換）能夠很好地解決這個問題。

RFC 1631 為網(wǎng)絡設備定義了一個標準，使其能夠在組織的網(wǎng)絡邊界執(zhí)行 IP 地址轉(zhuǎn)換。通過維護一張公共 IP/端口與私有 IP/端口的映射關系表，NAT 設備能夠使私有網(wǎng)絡中的設備訪問任意的互聯(lián)網(wǎng)資源。這種輕量級的映射關系與應用程序無關，也就是說，網(wǎng)絡運營者不再為每個應用程序單獨配置互聯(lián)網(wǎng)連接，而只需要支持私有網(wǎng)絡的通用互聯(lián)網(wǎng)連接即可。

NAT 設備有一個很有趣的特性：因為 IP 地址映射關系是多對一的，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 設備上進行專門的配置來處理這種特殊情況。因此，NAT 設備具有與狀態(tài)檢測防火墻相似的特性。事實上，防火墻設備也很快開始集成 NAT 功能，這兩個功能合二為一，基本上無法區(qū)分。這類設備既能支持網(wǎng)絡的連通功能，又能支持嚴格的安全控制，因此很快得到廣泛

應用，幾乎每個組織的網(wǎng)絡邊界上都部署了防火墻設備，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)絡和互聯(lián)網(wǎng)之間部署防火墻/ NAT 設備，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)）。如果一個組織的網(wǎng)絡需要與另一個組織的網(wǎng)絡互連，則只需要在兩個組織網(wǎng)絡的邊界處部署防火墻

/NAT 設備，這樣另一個組織的網(wǎng)絡就成為一個新的安全區(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)絡流量通過。

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

敞開大門，但是他們又不想失去私有網(wǎng)絡的安全性，而防火墻/NAT 設備能夠在網(wǎng)絡邊界進行嚴密的安全控制，極大地降低了安全風險。