基于零信任的网络安全模型架构与应用研究

李欢欢 徐小云 王红蕾

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2107-5042-9133

摘  要：随着新技术的快速发展，传统的网络安全模型无法满足企业信息安全防护要求，基于零信任的网络安全模型应运而生，被众多企业选择。该文阐述并分析了传统网络安全模型的优缺点，并对零信任网络安全模型的架构进行了详细阐述，在此基础上以零信任网络安全模型在某网信息安全支撑技术平台上的实践为例，提出了基于零信任架构的安全应用解决方案。

关键词：零信任 信任评估 动态访问 网络安全

中图分类号：TP393.8     文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2021）06（b）-0007-03

Research on the Architecture and Application of Network Security Model Based on Zero Trust

LI Huanhuan XU Xiaoyun WANG Honglei

（Aostar Information Technology Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan Province，610041 China）

Abstract： With the rapid development of new technology， the traditional network security model can not meet the requirements of enterprise information security protection， the network security model based on zero trust arises at the historic moment， has been chosen by many enterprises. This paper first analyzes the advantages and disadvantages of the traditional network security model， and elaborates on the architecture of the zero trust network security model. On this basis， taking the practice of the zero trust network security model on a network information security support technology platform as an example， this paper proposes a security application solution based on the zero trust architecture.

Key Words： Zero trust; Trust assessment; Dynamic access; Cyber security

多数企业当前主要采用传统的网络安全模型，即对网络进行分区并设置网络隔离的模型，企业使用边界防护设备将企业网络设置为企业内网与企业外网，从而构建出企业自身的网络安全防护体系。随着云计算、大数据、物联网、移动互联网等新兴技术的发展，企业的业务架构与网络应用环境已发生较大变化。从而导致基于边界防护的传统网络安全模型不足以满足新环境下的网络安全要求，在一些进化的持续性威胁攻击面前无法有效防护网络与系统安全，内网安全事故也因此频繁发生。

针对传统的网络安全模型无法满足当前企业在数字化转型阶段对网络安全的需求，基于零信任的网络安全模型应运而生。对任一访问企业网络的主体，包括发起访问的人员、发起访问的设备以及被访问的应用，在每次访问时都默认为不可信状态，需要通过持续的身份验证以及访问授权来构建动态访问的信任。这是零信任网络安全模型的核心思想，其本质是以访问主体的身份为中心来进行访问控制^[1]。

该文首先阐述并分析了传统网络安全模型的优缺点，然后对零信任网络安全模型的架构进行详细阐述，在此基础上以零信任网络安全模型在某网信息安全支撑技术平台上的实践为例，提出了基于零信任架构的安全应用解决方案。

1  传统网络安全模型

当前传统网络安全模型一般采用在企业网络边界上设置隔离认证区，对访问与数据交互进行认证与控制。针对一个存在企业内外网数据交互需求的传统网络，传统网络安全模型将建立基于网络位置的可信控制模型，利用可信控制模型将企业网络划分为企业内网和企业外网。在此网络架构下一般默认企业内网为可信网络，企业外网络为不可信网络。内网可以根据业务系统的实际需要，划分为多个子网络，子网络之间存在物理或逻輯上的隔离。为维护企业内网的安全、保护内网数据，企业内外网之间通过边界隔离认证区进行连接，从而实现内外网的可控通信。然而传统网络安全模型存在信任过度的问题，由于网络安全信任策略限制，来自外部的网络攻击如果传过隔离认证区，攻击者可随意访问内部网络;来自内网的网络攻击，更是难以防护，网络安全难以得到保障^[2-3]。传统网络架构，如图1所示。

2  零信任安全网络模型

零信任安全网络模型对企业网络中每位用户与每台设备发起的每次连接，以及申请的每次服务请求，在认证策略判决之前默认为不可信的。零信任安全网络模型的认证不是一站式服务，而是精细为对每次服务请求都做可信判断。零信任网络逻辑如图2所示。

与传统的网络安全模型不同，零信任网络模型不单考虑来自外网的网络攻击，同时增加了对来自内网网络攻击的防护。对企业业务访问中的所有行为实体，都使用零信任安全网络模型进行評估，确保每个行为实体的可信任。因而，零信任安全网络模型具有以下特性：

首先是多维度身份认证特性。在零信任安全网络模型中，身份认证的对象不仅仅是与传统的网络安全模型一样，对网络业务访问用户以及访问的设备进行认证。同时还会将用户信息、访问设备的主机信息、访问业务系统的行为特征以及用户权限等都作为身份认证的对象，对多维信息进行融合，构建出用户画像，从多个维度对访问对象的可信度进行评估。

其次是动态访问控制特性。零信任完全网络模型的访问控制策略不再是固定不变的，其访问控制策略是建立在身份认证与授权重构的双重访问控制之上。他通过对网络访问主体的多维度信息进行实时判断，确认当前访问的风险。同时对控制策略以及应用访问权限进行实时调控，来应对可能发生的网络攻击。

最后是可变信任管理特性。不同于传统的基于用户与权限预分配的访问策略，零信任网络采用更精细的信任评估访问机制。对企业网络中的访问行为进行全生命周期的监管，同时不断计算网络访问行为在零信任网络模型中的信任评分，并依据实时评分数值大小，对实体赋予不同的访问权限，实现对访问实体的可变信任管理。

在零信任安全网络模型中，用于实时计算访问实体信任评分的信任评估算法，是零信任网络的核心，其维护着整个零信任网络的正常运作。信任评估算法的输入包含用户信息、设备状态、用户权限、行为属性、访问信息、访问策略以及外部威胁等。其中用户信息包含用户名、用户权限、用户属性以及应用角色等。设备信息包含设备MAC地址、设备IP等信息。设备状态包含当前设备的操作系统版本以及安装的应用软件版本号、补丁包版本号等情况以及设备是否中毒等。访问信息包含用户待访问资源的属性、类别信息与安全等级等。行为属性包含用户访问网络的行为特性、用户习惯、访问时间、访问来源IP地址、访问来源物理位置信息、访问频度等。外部威胁包含网络监测到的恶意攻击以及已知漏洞等信息^[3-4]。

3  零信任安全网络模型的应用研究

随着互联网的发展，某电网公司信息系统不断推广建设和延伸覆盖，内、外网业务不断增加，致使复杂多样的用户类型需使用不同的终端访问企业内、外网系统开展工作。给公司的网络资源、信息安全带来了新的挑战，在访问策略、协议安全、数据传输、密钥安全性方面提出更严苛的整改要求以至于满足公司信息化建设安全标准。为保障网络安全，加强数字化转型进程中的网络安全风险防控，公司开展防范新业务应用安全风险的技术攻关。随后使用零信任安全网络模型代替传统的网络安全模型，从而提升了新一代数字化业务平台网络安全防护能力。零信任安全网络模型的应用，加强了公司对企业数据资产和公民个人信息的安全保护，强化了公司对企业内外网的安全防护能力，提高了企业网络的安全态势感知与应急处置能力^[5]。

零信任安排评估模型中的信任评估算法由用户风险画像、风险基线库、可信身份风控模型、智能身份分析服务、可信身份服务以及风险数据采集服务等几部分组成。

通过用户的类型、权限数量、常用IP以及上次信任评分等情况，构建用户风险画像，评估用户静态信任值。智能身份分析服务通过对风险数据的分析，形成实时的用户风险评估结果，支撑用户动态访问控制。通过智能身份分析服务数据，提供多因子认证访问策略和执行，实现动态可信身份服务^[6]。应用的整体架构如图3所示。

4  结语

在愈来愈多的云环境、远程办公等应用访问需求下，基于零信任的网络安全模型将得到愈来愈多的应用，并逐步替代传统的网络安全模型。零信任网络安全模型不仅仅带来了安全技术本身的突破，同时还是传统网络模式下的网络防护机制、网络访问管理模式一种突破。然而机制的突破将面临诸多企业已有资产的再利用等问题，零信任网络将与传统网络在较长的一段时间内将协同工作，结合零信任网络安全模型中的风险管理方法以及身份认证、全生命周期监测等技术，共同解决企业网络访问中面临的威胁，保障企业网络安全。

参考文献

[1]刘欢，杨帅，刘皓.零信任安全架构及应用研究[J].通信技术，2020，53（7）：1745-1749.

[2]曾玲，刘星江.基于零信任的安全架构[J].通信技术，2020，53（7）：1750-1754.

[3]洪涛，龚文涛.基于模糊数学的信任度评估方法[J].自动化技术与应用，2020，39（2）：41-44.

[4]吉尔曼，巴斯.零信任网络：在不可信网络中构建安全系统[M].奇安信身份安全实验室，译.北京：人民邮电出版社，2019：1-123.

[5]叶马力.零信任安全模型在央企安全管理中的应用研究[J].电子世界，2019（11）：164-165.

[6]左英男.零信任架构在关键信息基础设施安全保护中的应用研究[J].保密科学技术，2019（11）：33-38.

作者简介：李欢欢（1987—），男，硕士，工程师，研究方向为计算机视觉。

徐小云（1993—），女，硕士，助理工程师，研究方向为机器学习。

王红蕾（1991—），女，硕士，助理工程师，研究方向为计算机视觉。