通過實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算安全增強(qiáng)研究完整性 202501

securitysecurity高性能計(jì)算(HPC)工作組的官網(wǎng)：/research/working-groups/h◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)-保留所有權(quán)利。你可以在你的電腦上下載、儲(chǔ)存、展示、查看及打印，或者訪問云安全聯(lián)盟大中華區(qū)官網(wǎng)()。須遵守以下：(a)本文只可作個(gè)人、信息獲取、非商業(yè)用途；(b)本文內(nèi)容不得篡改；(c)本文不得轉(zhuǎn)發(fā)；(d)該商標(biāo)、版權(quán)或其他聲明不得刪除。在遵循中華人民共和國(guó)著作權(quán)法相關(guān)條款情況下合理使用本文內(nèi)容，使用時(shí)請(qǐng)注明引用于云安全聯(lián)盟大中華區(qū)?！?024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有2數(shù)據(jù)保護(hù)10萬+零信任Al安全隱私計(jì)算云滲透云滲透云安全專家安全區(qū)塊鏈云安全認(rèn)證認(rèn)證云審計(jì)零信任峰會(huì)加入我們致謝R江南天安北京江南天安科技有限公司專注于商用密碼產(chǎn)品研發(fā)、創(chuàng)新和技術(shù)服務(wù)，是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)、國(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)。公司根植于密碼技術(shù)研究和應(yīng)用創(chuàng)新的深厚積淀之上，集密碼產(chǎn)品和解決方案研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)于一體，是一家致力于為用戶提供全面、可靠的密碼產(chǎn)品和安全服務(wù)的“密碼體系服務(wù)商”。公司在密碼產(chǎn)品創(chuàng)新方面取得了顯著成就，如參與國(guó)內(nèi)首個(gè)商業(yè)銀行國(guó)密改造項(xiàng)目，發(fā)布國(guó)內(nèi)首款云服務(wù)器密碼機(jī)、國(guó)內(nèi)首塊云服務(wù)密碼卡、國(guó)內(nèi)首臺(tái)國(guó)密專線密碼機(jī)、國(guó)內(nèi)首臺(tái)三級(jí)服務(wù)器密碼機(jī)，以及支持國(guó)密協(xié)議的開源SSL開發(fā)套件。為國(guó)家的數(shù)字經(jīng)濟(jì)和用戶的數(shù)據(jù)安全保駕護(hù)航。江南天安是CSA大中華區(qū)理事單位，支持該報(bào)告內(nèi)容的翻譯，但不影響CSA研究?jī)?nèi)容的開發(fā)權(quán)和編輯權(quán)。◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有4報(bào)告英文版編寫專家主要作者貢獻(xiàn)者審稿人CSA全球員工序言在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，高性能計(jì)算(High-PerformanceComputing,HPC)已成為科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新的基石。HPC系統(tǒng)通過聚合強(qiáng)大的計(jì)算資源，使得解決傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)無法處理的復(fù)雜問題成為可能，從而在科學(xué)探索、工程設(shè)計(jì)、醫(yī)療研究、金融分析等領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，隨著計(jì)算能力的不斷提升，HPC系統(tǒng)也面臨著日益嚴(yán)峻的安全挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)不僅威脅到數(shù)據(jù)的安全性，也影響到研究成果的完整性和可靠性。《通過實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算安全增強(qiáng)研究完整性》報(bào)告的發(fā)布，旨在深入分析HPC環(huán)境中的安全問題，并提供有效的策略和建議，以增強(qiáng)HPC系統(tǒng)的安全性，保護(hù)研究成果的質(zhì)量。報(bào)告內(nèi)容涵蓋了HPC安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，包括輸入驗(yàn)證、錯(cuò)誤處理、編碼和轉(zhuǎn)義、更新機(jī)制、信息庫驗(yàn)證、內(nèi)存安全控制措施、消息傳遞接口(MPI)、零信任模型、網(wǎng)絡(luò)安全、安全飛地、日志記錄和漏洞管理等。這些內(nèi)容不僅包括技術(shù)層面的深入分析，也涉及策略和管理層面的綜合考量。本報(bào)告致力于為HPC系統(tǒng)的用戶、管理員、開發(fā)者以及政策制定者提供一個(gè)全面的安全指南，協(xié)助他們?cè)诖_保系統(tǒng)安全的同時(shí)，最大化研究成果的價(jià)值。我們希望通過這份報(bào)告，能夠促進(jìn)HPC廠商對(duì)安全問題的重視，并采取行動(dòng)，共同構(gòu)建一個(gè)更加安全、高效的研究環(huán)境。CSA大中華區(qū)主席兼研究院院長(zhǎng)◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有61.概述 9 2.1輸入驗(yàn)證 2.2錯(cuò)誤處理 2.3編碼和轉(zhuǎn)義 2.4更新機(jī)制 2.5信息庫驗(yàn)證 2.7消息傳遞接口(MPI) 2.8零信任 2.9HPC的網(wǎng)絡(luò)安全 2.10安全飛地 4.參考文獻(xiàn) 附錄1十大頂級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī) 介紹從定義上說，高性能計(jì)算(High-PerformanceComputing,HPC)系統(tǒng)是指把計(jì)算資源聚合在一起，使其性能超過任何單個(gè)工作站、服務(wù)器或計(jì)算機(jī)；這種系統(tǒng)如今已成為研究人員不可或缺的工具，使用范圍涵蓋了從科學(xué)探索到工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新的廣泛領(lǐng)域。這些復(fù)雜計(jì)算平臺(tái)提供的計(jì)算力量可令傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)解決不了的復(fù)雜問題迎刃而解。然而，市場(chǎng)對(duì)性能需求的不斷增加，給HPC系統(tǒng)帶來了一大嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：究竟應(yīng)該怎樣在速度與安全之間權(quán)衡，取得適當(dāng)平衡呢?有關(guān)當(dāng)今十大頂級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的列表，請(qǐng)參見本文附錄。高性能計(jì)算(HPC)領(lǐng)域在傳統(tǒng)上視安全為次要考慮因素，甚至認(rèn)為安全是實(shí)現(xiàn)峰值性能的障礙。防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)加密等安全措施在執(zhí)行時(shí)，的確有可能造成延遲并降低系統(tǒng)的總體吞吐量。從這個(gè)角度考慮的權(quán)衡導(dǎo)致許多HPC組織在速度和安全之間優(yōu)先選擇前者，從而使這些系統(tǒng)面對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊時(shí)表現(xiàn)得十分脆弱。然而在2022年的超級(jí)計(jì)算大會(huì)上，安全終于成為HPC專家關(guān)注的焦點(diǎn)。對(duì)更快速系統(tǒng)的追求造就了一大漏洞，原因就是這些機(jī)器上往往保存著可能會(huì)被惡意行為者利用的敏感數(shù)據(jù)。1解決這一權(quán)衡問題的關(guān)鍵在于HPC供應(yīng)商、研究人員和安全專家之間的攜手合作和共同努力。新的硬件和軟件技術(shù)不斷涌現(xiàn)，可以在不影響性能的情況下增強(qiáng)安全性。例如，基于硬件的安全性能可以把敏感數(shù)據(jù)與工作負(fù)載隔離，另外還有專門的軟件可用于為高性能環(huán)境優(yōu)化安全協(xié)議。隨著高性能計(jì)算(HPC)的持續(xù)發(fā)展，安全問題已經(jīng)不容忽視。在速度與安全之間找到平衡，對(duì)于保護(hù)這些強(qiáng)大機(jī)器及其寶貴數(shù)據(jù)至關(guān)重要。把安全問題置于優(yōu)先地位并投資開發(fā)創(chuàng)新性解決方案，幫助HPC組織得以通過這種方式保護(hù)系統(tǒng)免受網(wǎng)絡(luò)攻擊侵?jǐn)_，確保它們能夠繼續(xù)發(fā)揮推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步和保障國(guó)家安全的◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有8作用。復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施、遠(yuǎn)程訪問的廣泛使用和敏感數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)給HPC系統(tǒng)帶來多重安全挑戰(zhàn)。正是這些挑戰(zhàn)使之成為網(wǎng)絡(luò)攻擊的主要目標(biāo)，導(dǎo)致研究成果喪失、數(shù)據(jù)損毀、研究進(jìn)程中斷以及潛在的法律后果。組織應(yīng)采取前瞻性安全措施抑制這些風(fēng)險(xiǎn)，可采取的措施包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、漏洞管理、補(bǔ)丁管理、訪問控制、監(jiān)測(cè)和事件響應(yīng)。組織可以通過采用這樣的策略保護(hù)HPC系統(tǒng)并確保其研究結(jié)果始終完整如一。本報(bào)告的目的是幫助參與使用、管理和保護(hù)HPC系統(tǒng)的各種利益相關(guān)者在確保HPC系統(tǒng)安全的問題上達(dá)成共識(shí)并建立共同的目標(biāo)。本報(bào)告旨在證明，HPC環(huán)境的安全性是能夠以促進(jìn)(而非阻礙)HPC研究人員取得預(yù)期科研成果的方式實(shí)現(xiàn)的。受眾本報(bào)告適用于參與使用、管理和保護(hù)HPC系統(tǒng)的任何人員，其中包括但不●網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)人員；●HPC系統(tǒng)管理員；●HPC應(yīng)用程序的開發(fā)人員；●使用高性能計(jì)算系統(tǒng)的研究人員和數(shù)據(jù)科學(xué)家；●管理高性能計(jì)算資源的云管理員；1.概述在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域，開發(fā)者需要為自己的應(yīng)用程序充分考慮信息和網(wǎng)絡(luò)安全方面的問題，開發(fā)代碼時(shí)若能時(shí)刻繃緊應(yīng)用安全這根弦，將不僅可以產(chǎn)生更安全的應(yīng)用程序，還能促進(jìn)科研工作取得更佳成果。◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有9所謂應(yīng)用安全，是指為防范會(huì)導(dǎo)致未經(jīng)授權(quán)訪問、篡改等威脅惡意利用的安全漏洞而給應(yīng)用程序開發(fā)、添加和測(cè)試安全性能的過程。2更廣義地說，應(yīng)用安全需要貫穿軟件開發(fā)生命周期(SDLC)的所有方面，從提出要求和設(shè)計(jì)階段直到產(chǎn)品發(fā)布后階段，概莫能外。唯有如此，才能最大限度減少安全漏洞。這絕不只是必須得到安全專業(yè)人員關(guān)注的問題，研究人員和科學(xué)軟件開發(fā)者也應(yīng)該高度重視消除這些漏洞。根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所(NIST)的定義，安全漏洞是指在軟件代碼中存在可能會(huì)被攻擊者惡意利用的缺陷、毛病或弱點(diǎn)。3因此可以說，提高軟件的安全性，實(shí)際上就是在努力消除代碼基底中的那些不僅會(huì)為惡意利用行為創(chuàng)造條件，而且還會(huì)影響應(yīng)用程序產(chǎn)生的結(jié)果之質(zhì)量方面的缺陷和毛病。據(jù)估計(jì)，每千行代碼存在15-50個(gè)這樣的缺陷，4這揭示了通過強(qiáng)化HPC安全措施改進(jìn)代碼質(zhì)量，進(jìn)而提升HPC所支持的科研的準(zhǔn)確性具有巨大潛力。1.1HPC面臨的安全挑戰(zhàn)以下列表雖然并不詳盡，但列出了一些常見的HPC安全挑戰(zhàn)：●復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施：HPC系統(tǒng)往往由數(shù)千個(gè)相互連接的節(jié)點(diǎn)組成，從而增加了保護(hù)和管理HPC系統(tǒng)的難度。這種復(fù)雜性給識(shí)別和修補(bǔ)漏洞、監(jiān)測(cè)可疑活動(dòng)以及為整個(gè)系統(tǒng)部署安全更新增加了許多困難。●獨(dú)有的軟件和信息庫：HPC系統(tǒng)往往使用著一些在HPC環(huán)境之外不常使用的軟件庫，例如消息傳遞接口(MPI)、OpenMP、科學(xué)建模軟件等。這些軟件不僅為HPC環(huán)境帶來獨(dú)有的安全挑戰(zhàn)和受攻擊面，而且對(duì)于這些挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的安全工具可能并不具有現(xiàn)成的解決方案。例如，漏洞掃描器可能沒有在其數(shù)據(jù)庫中收入相關(guān)的軟件漏洞，而端點(diǎn)檢測(cè)與響應(yīng)(EDR)工具可能沒有為這些軟件庫建立識(shí)別漏洞被人惡意利用的規(guī)則?！窆?yīng)鏈問題：科研社區(qū)開發(fā)并共享了許多將會(huì)被拿到HPC系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序，或者將被會(huì)整合進(jìn)HPC應(yīng)用程序的信息庫，從而增加了供應(yīng)◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有10鏈風(fēng)險(xiǎn)和攻擊的可能性?！襁h(yuǎn)程訪問：研究人員和科學(xué)家會(huì)經(jīng)常遠(yuǎn)程訪問HPC系統(tǒng)，從而可能引入安全風(fēng)險(xiǎn)。未經(jīng)授權(quán)者可能會(huì)通過入侵遠(yuǎn)程訪問渠道接觸敏感數(shù)據(jù)、安裝惡意軟件或干擾研究活動(dòng)?！衩舾袛?shù)據(jù)：HPC系統(tǒng)往往存儲(chǔ)著敏感數(shù)據(jù)，例如科研成果和知識(shí)產(chǎn)權(quán)。這些敏感數(shù)據(jù)容易招致網(wǎng)絡(luò)攻擊，以達(dá)到攻擊者竊取、破壞或刪除數(shù)據(jù)的目的。這些數(shù)據(jù)如果丟失或被人篡改，可能會(huì)給科研社區(qū)及數(shù)據(jù)擁有組織帶來嚴(yán)重后果?！窀呒?jí)威脅：HPC系統(tǒng)正逐漸成為吸引可能涉及拒絕服務(wù)(DoS)等復(fù)雜技術(shù)的高級(jí)網(wǎng)絡(luò)攻擊的目標(biāo)。運(yùn)行HPC系統(tǒng)的組織必須對(duì)這些新興威脅有充分有認(rèn)識(shí)并主動(dòng)采取防御措施。上述HPC安全挑戰(zhàn)會(huì)造成以下后果：●研究結(jié)果被盜：安全措施不力可能會(huì)遭致未經(jīng)授權(quán)者訪問并竊取敏感的研究數(shù)據(jù)，如科學(xué)發(fā)現(xiàn)、算法和模擬結(jié)果。這種情況有可能給科研社區(qū)造成毀滅性影響，因?yàn)橛锌赡軐?dǎo)致知識(shí)產(chǎn)權(quán)喪失、研究工作重復(fù)進(jìn)行以及研究成果無法發(fā)布或分享?！裱芯拷Y(jié)果遭到破壞：惡意軟件有可能感染高性能計(jì)算(HPC)系統(tǒng)，從而破壞或刪除有價(jià)值的研究數(shù)據(jù)。這有可能造成花費(fèi)數(shù)月乃至數(shù)年心血的研究成果損失殆盡，研究人員不得不重復(fù)實(shí)驗(yàn)或模擬。●研究工作流程被干擾：拒絕服務(wù)(DoS)攻擊可能會(huì)使HPC系統(tǒng)陷于癱瘓，阻止研究人員訪問開展工作所需要的資源。這將延誤研究項(xiàng)目的持續(xù)進(jìn)行，給研究機(jī)構(gòu)造成經(jīng)濟(jì)損失并損害組織的聲譽(yù)?！裱芯客暾员黄茐模合嚓P(guān)法規(guī)要求研究機(jī)構(gòu)保持研究數(shù)據(jù)的完整性。如果違反這些法規(guī)，可能會(huì)讓人懷疑研究結(jié)果的有效性并損害組織的聲譽(yù)。●數(shù)據(jù)泄露：HPC系統(tǒng)可能存儲(chǔ)著受《通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例(GDPR)》、《加州消費(fèi)者隱私法案(CCPA)》等數(shù)據(jù)隱私法規(guī)保護(hù)的敏感數(shù)據(jù)。違反這些法規(guī)可能會(huì)導(dǎo)致組織受罰和承擔(dān)法律責(zé)任。◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有111.2HPC的架構(gòu)為了使本報(bào)告有盡可能廣泛的適用范圍，我們將圍繞著NIST高性能計(jì)算 (HPC)參考架構(gòu)描述文中討論的控制措施和其他建議。以下是對(duì)NIST參考架構(gòu)中各個(gè)區(qū)域的簡(jiǎn)要描述：訪問區(qū)訪問區(qū)外部世界數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)管理區(qū)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)集群內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)集群外部網(wǎng)絡(luò)高性能網(wǎng)絡(luò)高性能計(jì)算區(qū)高性能計(jì)算區(qū)：這個(gè)區(qū)域包含通過高速網(wǎng)絡(luò)互連的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，通常使用GPU等硬件加速器。這個(gè)區(qū)域的軟件堆棧的安裝和配置是被集中管理的。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)：這個(gè)區(qū)域安裝著存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中包括并行文件系統(tǒng)(PFS)、節(jié)點(diǎn)本地存儲(chǔ)器和歸檔文件系統(tǒng)。它存儲(chǔ)著HPC應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。訪問區(qū)：用戶和管理員通過登錄節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)和Web門戶訪問HPC系統(tǒng)。這些節(jié)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)傳輸和作業(yè)提交等各種服務(wù)。管理區(qū)：這個(gè)區(qū)域負(fù)責(zé)管理和維護(hù)HPC基礎(chǔ)設(shè)施。這里包含用于配置管理、網(wǎng)絡(luò)管理和服務(wù)管理等各種功能的服務(wù)器和交換機(jī)。了解HPC架構(gòu)有助于為執(zhí)行以下章節(jié)列舉的諸多安全控制措施打下基礎(chǔ)，而合理布局的架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)HPC安全的關(guān)鍵。例如，許多HPC系統(tǒng)就是因?yàn)樵诎踩鈿?SSH)密鑰管理和外部訪問HPC系統(tǒng)的方式上存在架構(gòu)性缺陷而被加密◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有12幣挖礦組織攻陷的。52.更強(qiáng)的安全保護(hù)帶來更優(yōu)質(zhì)的科研成果我們將用以下小節(jié)探討應(yīng)用安全控制措施推動(dòng)科研進(jìn)步的例子。2.1輸入驗(yàn)證輸入驗(yàn)證是一種編程技術(shù)，可確保只能給應(yīng)用程序輸入正確類型和格式的數(shù)據(jù)。輸入驗(yàn)證是一項(xiàng)關(guān)鍵安全控制措施，可用于防止惡意輸入進(jìn)入應(yīng)用程序。6例如，輸入驗(yàn)證是增強(qiáng)抵御跨站腳本(XSS)或SQL注入(SQLi)等攻擊的的一種潛在的保護(hù)措施。輸入驗(yàn)證例程可用來限制應(yīng)用程序只接受哪些類型數(shù)據(jù)，從而使攻擊者更難提供內(nèi)含可執(zhí)行內(nèi)容的輸入，比如在XSS攻擊中輸入“<script>alert('XSS')</script>”,或者在化應(yīng)用程序中，輸入驗(yàn)證碼被用來確保用戶只給電話號(hào)碼字段輸入電話號(hào)碼，或者只給電子郵件字段輸入電子郵件地址，而在科研環(huán)境中，輸入驗(yàn)證同樣具有重要價(jià)值。下面，以幾個(gè)用于檢查輸入是否為有效DNA序列的輸入驗(yàn)證偽代碼為例。偽代碼舉例：#readinDNA#readinDNA#ChecktoseeiftheinputisactuallyjustDNAsequencecif($Seqin['A','T','C}這個(gè)偽例程的設(shè)計(jì)是為了讀取DNA序列并檢查該序列是否只由與4個(gè)典型DNA堿基對(duì)應(yīng)的字母A、T、C、G組成。該偽例程可以防止RNA或蛋白質(zhì)序列被錯(cuò)誤輸入，從而幫助驗(yàn)證，應(yīng)用程序只使用適當(dāng)數(shù)據(jù)。?/crypto-mining-campaign-hits-european-supercomputers/。6/◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有13同樣，對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)也可以進(jìn)行類似的驗(yàn)證。例如，pH值被要求作為輸入項(xiàng)，那么最好確保不要把25用作可接受值，因?yàn)閜H值的范圍僅為0到14。在某些情況下，這種控制可能會(huì)顯得更為重要，例如當(dāng)軟件定義的模型只對(duì)某些輸入范圍有效時(shí)。5000kg可能是一個(gè)完全有效的質(zhì)量，但是如果軟件模型在設(shè)計(jì)上不能處理超過100g的質(zhì)量，則5000kg就不會(huì)是有效輸入。重要的是我們必須認(rèn)識(shí)到，輸入驗(yàn)證控制不僅應(yīng)該用于手動(dòng)輸入的字段，還應(yīng)該用于被作為輸入讀取的文件或從應(yīng)用程序編程接口(API)或其他來源獲取的數(shù)據(jù)?！拜斎氲氖抢敵龅谋厝灰彩抢币恢笔怯?jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)信條，而輸入驗(yàn)證是確保減少錯(cuò)誤輸出的主要手段。輸入驗(yàn)證通過消除輸入錯(cuò)誤可能導(dǎo)致的錯(cuò)誤或無效結(jié)果，提高了科學(xué)應(yīng)用程序生成結(jié)果的質(zhì)量。應(yīng)用程序的科學(xué)完整性和抵御攻擊的能力都會(huì)因?yàn)檩斎腧?yàn)證而得到改善。2.2錯(cuò)誤處理對(duì)錯(cuò)誤的處理是高性能云計(jì)算領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵組成部分。不當(dāng)處理會(huì)對(duì)系統(tǒng)的可用性、性能和數(shù)據(jù)完整性產(chǎn)生直接影響。讓我們以一種經(jīng)典錯(cuò)誤處理情況為例——除以零。無論是出于缺少輸入驗(yàn)證還是其他什么不可預(yù)見情況的原因，我們都很難想象在一系列冗長(zhǎng)計(jì)算中會(huì)出現(xiàn)分母為零的情況。任何數(shù)除以零都會(huì)導(dǎo)致一個(gè)未定義的值，可能會(huì)在應(yīng)用程序中引發(fā)問題，例如導(dǎo)致應(yīng)用程序崩潰，或者更糟糕的是，計(jì)算進(jìn)程繼續(xù)使用這個(gè)未定義的值，導(dǎo)致后續(xù)計(jì)算產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸偽代碼舉例：j=0tryf}outputdividebyzeroerror錯(cuò)誤處理為應(yīng)對(duì)這種情況提供了一種更好的手段——通過錯(cuò)誤處理，應(yīng)用程序可以適當(dāng)退出執(zhí)行并提醒用戶進(jìn)行糾正，而不是讓用戶在可能不知情的情況下接受基于錯(cuò)誤計(jì)算的結(jié)果。因此，錯(cuò)誤處理是確保HPC應(yīng)用程序內(nèi)進(jìn)行的計(jì)算◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有14的完整性，以及這些計(jì)算支持的研究的完整性的關(guān)鍵。高性能云應(yīng)用程序在錯(cuò)誤處理方面面臨著獨(dú)特的挑戰(zhàn)，這主要是由云環(huán)境的分布式特性、不斷增加的復(fù)雜性以及對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)的需要造成的。組織可以通過為云原生HPC應(yīng)用程序執(zhí)行強(qiáng)大的定制化錯(cuò)誤處理，最大限度實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可用性、保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性，以及保證任務(wù)關(guān)鍵的計(jì)算和研究工作的可靠性。傳統(tǒng)的錯(cuò)誤處理方法可能無法有效應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，因此需要為云原生應(yīng)用程序?qū)ｉT量身定制策略。2.2.1用于高性能云計(jì)算的錯(cuò)誤處理技術(shù)有效的錯(cuò)誤處理對(duì)于保持高性能云計(jì)算環(huán)境的可靠性和性能至關(guān)重要。執(zhí)行強(qiáng)大的錯(cuò)誤處理技術(shù)不僅可以保證系統(tǒng)彈性，還能增強(qiáng)安全性、確保合規(guī)和優(yōu)化用戶體驗(yàn)。以下是將先進(jìn)的錯(cuò)誤處理技術(shù)集成到高性能云計(jì)算系統(tǒng)中的幾點(diǎn)關(guān)鍵策略：●執(zhí)行把多項(xiàng)服務(wù)相互隔離的微服務(wù)架構(gòu)，使每個(gè)組件都能獨(dú)立處理錯(cuò)誤和容錯(cuò)。●用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)和日志記錄工具主動(dòng)識(shí)別錯(cuò)誤、追蹤其來源和促進(jìn)快速調(diào)試。為錯(cuò)誤日志和監(jiān)測(cè)工具執(zhí)行強(qiáng)訪問控制，確保只有得到授權(quán)的人員能夠訪問與錯(cuò)誤相關(guān)的信息，以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問或操縱?！裼秒娐窋嗦菲鳈z測(cè)和處理故障，防止級(jí)聯(lián)故障，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在高負(fù)載或有故障發(fā)生的情況下的平穩(wěn)降級(jí)?！褚胫悄苤卦嚈C(jī)制，自動(dòng)從瞬態(tài)錯(cuò)誤中恢復(fù)，增強(qiáng)系統(tǒng)彈性?！襁M(jìn)行受控實(shí)驗(yàn)，模擬系統(tǒng)故障并評(píng)估系統(tǒng)做出的響應(yīng)，識(shí)別錯(cuò)誤處理中的薄弱環(huán)節(jié)，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)健性?！裨跍y(cè)試過程中有意給系統(tǒng)注入故障，以評(píng)估系統(tǒng)在不同場(chǎng)景下的錯(cuò)誤處理能力。●為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)遇到錯(cuò)誤時(shí)平穩(wěn)降級(jí)的能力，確保即便在降級(jí)狀態(tài)下，關(guān)鍵服務(wù)仍然可用。●確保錯(cuò)誤日志不包含個(gè)人可識(shí)別信息(PII),通過數(shù)據(jù)匿名化或偽匿名化落實(shí)《通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例(GDPR)》的規(guī)定。◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有15●制定并執(zhí)行強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)泄露響應(yīng)計(jì)劃，其中包括處理涉及個(gè)人數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤的具體措施，確保達(dá)到《通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例(GDPR)》的報(bào)告要求。●參考NISTSP800-64,讓安全編碼實(shí)踐規(guī)范貫穿應(yīng)用程序整個(gè)開發(fā)生命周期。審查代碼，著重關(guān)注錯(cuò)誤處理機(jī)制，強(qiáng)調(diào)輸入驗(yàn)證和安全錯(cuò)誤消息，以防漏洞被人惡意利用。●為錯(cuò)誤處理活動(dòng)全面保留審計(jì)蹤跡，保證透明度和落實(shí)《通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例(GDPR)》的可問責(zé)性規(guī)定?！裰贫ㄏ嚓P(guān)計(jì)劃，定期對(duì)參與錯(cuò)誤處理的人員進(jìn)行安全培訓(xùn)和意識(shí)培養(yǎng)，確保員工能夠熟練識(shí)別和響應(yīng)安全事件。嚴(yán)格依照《通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例(GDPR)》和NIST指南的要求開展錯(cuò)誤處理工作，幫助組織從一種全面和系統(tǒng)化的安全方法中獲益：既能保證高性能云計(jì)算的安全，同時(shí)還能給用戶帶來更好的體驗(yàn)并提高研究完整性。2.3編碼和轉(zhuǎn)義注入攻擊始終是軟件系統(tǒng)面臨的一種持續(xù)威脅。這些攻擊往往利用用戶輸入中存在的漏洞，操縱經(jīng)過攻擊者解釋的代碼，從而達(dá)到破壞系統(tǒng)完整性的目的。本節(jié)將深入探討SQL注入的具體情況，強(qiáng)調(diào)由其帶來的風(fēng)險(xiǎn)，介紹通過轉(zhuǎn)義和編碼實(shí)現(xiàn)的防御措施。所謂編碼，是指把特殊字符轉(zhuǎn)換成某種不同但等效的形式，而這種形式在目標(biāo)解釋器中將不再危險(xiǎn)，例如，在以HTML格式顯示的數(shù)據(jù)中用“>”取代“>”。轉(zhuǎn)義則是指在值之前添加一個(gè)特殊字符，以避免產(chǎn)生誤解，例如，在引證字符之前添加一個(gè)反斜杠“\”,以便將其解釋為文本，而非一個(gè)字符串值的結(jié)束。為了讓讀者更好地了解這些控制的工作原理，我們列舉了以下場(chǎng)景，其中一個(gè)Web應(yīng)用程序通過嵌入在應(yīng)用程序中的簡(jiǎn)單SQL查詢收集用戶憑證以進(jìn)行身份驗(yàn)證7:偽代碼舉例：stringquery="SELECT*FROMusersHEREusernamestringquery="SELECT*FROMusersHEREusernamerequest.getParameter("userNa";ANDpassword="+request.getParamet◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有16對(duì)于像“some_user@”和“R@ndomPwd”這樣的合法用戶輸入，SQL查詢直截了當(dāng)：SELECT*FROMSELECT*FROMusersWHEREusername='som然而，攻擊者可以通過注入諸如“admin'--”之類的惡意輸入來利用這一點(diǎn)，繞過出具口令的要求。這時(shí)，SQL查詢可能會(huì)變成：SELECT*FROMSELECT*FROMusersWHEREusername='admSQL中的“--”表示一條注釋，使查詢的其余部分變得無效。轉(zhuǎn)義原本可以防止這種攻擊，因?yàn)樵赟QL語句執(zhí)行之前，如果將單引號(hào)轉(zhuǎn)義，使其只被視為普通文本而非特殊字符，就可以防止它們被解釋為一條注釋的開始。下面是另外一個(gè)復(fù)雜一些的攻擊例子：偽代碼：stringstringquery="SELECT*FROMusersWHEREusername='"+"'ANDpassword="+request.getParameter("password")+"'ANDstate='ACTIVE'A攻擊者可以通過將口令輸入為“'OR1=1/*”來操縱這一點(diǎn)：◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有17SELECT*FROMusersWHEREusername='admineadmiSELECT*FROMusersWHEREusername='admineadmi這個(gè)巧妙的注入成功了，因?yàn)榭诹顥l件始終為真，而查詢的其余部分都被注釋掉了。通過轉(zhuǎn)義引號(hào)，使其在執(zhí)行SQL語句之前不再作為特殊字符，將再次防止攻擊的成功執(zhí)行。2.3.1防御策略：輸入轉(zhuǎn)義和編碼為了幫助抑制此類攻擊，人們通常會(huì)按下文所述方式使用轉(zhuǎn)義和編碼。89-使用準(zhǔn)備語句或參數(shù)化查詢，把用戶輸入用作參數(shù)，可防止惡意代碼-執(zhí)行存儲(chǔ)規(guī)程，在數(shù)據(jù)庫內(nèi)封裝和驗(yàn)證輸入，可以降低未經(jīng)授權(quán)操縱建議讀者通過確保適當(dāng)?shù)念愋娃D(zhuǎn)換、長(zhǎng)度限制以及對(duì)特殊字符的檢查，把上述策略與前文所述嚴(yán)格的輸入驗(yàn)證結(jié)合使用。可防止它們?cè)贖TML中被解釋成代碼。-在動(dòng)態(tài)生成JavaScript時(shí)對(duì)用戶輸入進(jìn)行編碼，可防止在腳本元素內(nèi)◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有18發(fā)生注入攻擊。●URL編碼：-對(duì)用于URL的用戶輸入實(shí)施URL編碼，可確保它們被正確解釋而不產(chǎn)生歧義。對(duì)于HPC環(huán)境來說，執(zhí)行強(qiáng)健的輸入轉(zhuǎn)義和編碼正變得越來越重要。這些技術(shù)增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)抗注入攻擊的能力，為保持關(guān)鍵數(shù)據(jù)的完整性和安全性提供了一個(gè)關(guān)鍵保護(hù)層。盡管網(wǎng)絡(luò)威脅環(huán)境在不斷演變，但主動(dòng)處理輸入的方式依然是構(gòu)建富有彈性的安全軟件系統(tǒng)的基石。在科學(xué)研究方面，這些控制也有助于促進(jìn)產(chǎn)生更高質(zhì)量的科研成果，因?yàn)樗鼈兛梢詭椭龜?shù)據(jù)完整性問題。轉(zhuǎn)義和編碼可以確保文本字符串被正確解釋，不會(huì)賦予它們以超出預(yù)期的特殊含義，而這有助于減少發(fā)生問題的潛在可能性，例如基因數(shù)據(jù)有時(shí)會(huì)由于字符解釋錯(cuò)誤而被誤認(rèn)為是日期。2.4更新機(jī)制作為龐大科學(xué)設(shè)備的HPC系統(tǒng)與射電望遠(yuǎn)鏡和粒子加速器類似，需要投入巨額資金來構(gòu)建和維護(hù)才能保持它們的運(yùn)行和有效性。對(duì)這些系統(tǒng)的維護(hù)與維護(hù)其他大型IT基礎(chǔ)設(shè)施一樣，需要定期更新，以納入錯(cuò)誤修復(fù)、執(zhí)行安全補(bǔ)丁和集成新功能，從而確保實(shí)現(xiàn)最佳性能和安全性。在HPC環(huán)境中，故障停機(jī)可能會(huì)造成巨大財(cái)務(wù)損失，金額往往高達(dá)數(shù)十萬美元乃至更多。即便是短暫的系統(tǒng)中斷也會(huì)干擾正在進(jìn)行的研究、計(jì)算進(jìn)程或操作工作流程，導(dǎo)致顯著的生產(chǎn)力損失和錯(cuò)失機(jī)會(huì)。因此，更新旨在盡量減少故障停機(jī)時(shí)間，確保關(guān)鍵計(jì)算資源可被最大限度訪問。HPC系統(tǒng)更新的主要目的是不斷增強(qiáng)系統(tǒng)能力，特別是在加快和實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)值模擬(即我們常說的“數(shù)值運(yùn)算”)上。這些更新涵蓋了系統(tǒng)的各個(gè)方面，其中包括優(yōu)化計(jì)算算法、增強(qiáng)并行處理技術(shù)以及集成新硬件技術(shù)(例如加速器或協(xié)處理器)。HPC更新的另外一個(gè)關(guān)鍵目的是保持系統(tǒng)的完整性、可用性和可靠性，使其成為生成可重復(fù)科研結(jié)果的一致工具?？芍貜?fù)性是科學(xué)方法的基礎(chǔ)，確保研究結(jié)果可被獨(dú)立檢驗(yàn)和驗(yàn)證。HPC系統(tǒng)更新的頻率和策略所基于的是與其他IT系統(tǒng)類似的原則。更新往◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有19往與企業(yè)的具體需要密切相關(guān)，由獲得對(duì)于保持競(jìng)爭(zhēng)力或應(yīng)對(duì)新挑戰(zhàn)至為關(guān)鍵的新性能的要求驅(qū)動(dòng)。無論是提升計(jì)算能力還是啟用更先進(jìn)的算法，是否進(jìn)行更新的決定都應(yīng)該建立在對(duì)這些改進(jìn)究竟會(huì)在多大程度上符合企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)和運(yùn)行需求進(jìn)行全面評(píng)估的基礎(chǔ)上。因此，安全方面的因素也不容忽視。有效的HPC系統(tǒng)更新管理離不開健全的威脅建模和風(fēng)險(xiǎn)管理實(shí)踐。這其中包括了解企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)偏好以及高層領(lǐng)導(dǎo)對(duì)待風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)度。識(shí)別潛在威脅和漏洞可令HPC站點(diǎn)得以根據(jù)更新的潛在影響以及它們被惡意利用的可能性排列各項(xiàng)更新的先后順序，確保最關(guān)鍵的安全隱患優(yōu)先得到有效解決。當(dāng)因安全威脅的出現(xiàn)而需要進(jìn)行更新時(shí)，企業(yè)對(duì)HPC系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行的安全控制措施的信心會(huì)對(duì)企業(yè)將以什么方式進(jìn)行更新產(chǎn)生影響。HPC站點(diǎn)在確定更新的緊迫性和范圍之前，必須對(duì)現(xiàn)行安全措施抑制潛在風(fēng)險(xiǎn)的有效性做出評(píng)價(jià)。對(duì)安全控制措施的高度信任可能會(huì)允許企業(yè)采取比較平穩(wěn)的更新策略，而對(duì)漏洞的擔(dān)憂則可能促使企業(yè)采取更激進(jìn)的打補(bǔ)丁策略。HPC系統(tǒng)對(duì)于企業(yè)的重要性在確定更新的頻率和性質(zhì)方面起著關(guān)鍵作用。舉例來說，如果系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理來自科研項(xiàng)目或運(yùn)行流程中重要儀器的連續(xù)數(shù)據(jù)流，那么為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性、可靠性和整體系統(tǒng)性能，可能需要迅速部署更新。而另一方面，非關(guān)鍵的HPC系統(tǒng)可能能夠容忍更長(zhǎng)時(shí)間的突發(fā)停機(jī)。為了避免停機(jī)并減輕因更新帶來的不利影響，HPC系統(tǒng)的更新應(yīng)該采取兼顧多方面需要的策略。首先，企業(yè)在執(zhí)行更新之前應(yīng)該對(duì)更新作全面升級(jí)測(cè)試，通常應(yīng)該分階段或在測(cè)試環(huán)境中進(jìn)行。在這些受控環(huán)境中，應(yīng)該用嚴(yán)格的回歸測(cè)試工具(例如ReFrame)來審查系統(tǒng)變更的兼容性和穩(wěn)定性，以及這些變更對(duì)受支持科研工作流程的影響。其次，HPC系統(tǒng)可以借助諸如Spack和EasyBuild之類的軟件包管理工具確保更新可在用戶環(huán)境中重復(fù)部署。這些工具可幫助系統(tǒng)化安裝和管理軟件包，保證不同計(jì)算節(jié)點(diǎn)和用戶會(huì)話之間的一致性。此外，HPC設(shè)施還要依靠自己的工程團(tuán)隊(duì)和與供應(yīng)商的合作來迅速解決測(cè)試階段遇到的任何問題。用戶在保持通過HPC資源取得的科研成果的可重復(fù)性和完整性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。因此，管理員與用戶之間的合作對(duì)于預(yù)防問題發(fā)生和保持科研成果的完整性至關(guān)重要。用戶應(yīng)該遵循強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)和軟件管理實(shí)踐規(guī)范，其中包括版本控制、來源跟蹤、數(shù)據(jù)驗(yàn)證、軟件物料清單(SBOM)生成，以及利用不可變◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有的軟件安裝方式，例如容器和SquashFS鏡像。此外，組織還應(yīng)該鼓勵(lì)用戶采用與HPC中心相同的工具測(cè)試和部署自己的軟件。這些實(shí)踐規(guī)范可以確保計(jì)算工作流程的可追溯性、可靠性和透明性，把更新過程引入錯(cuò)誤或差異的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，同時(shí)還可以鞏固用戶與HPC中心之間的關(guān)系。為了降低更新過程中的網(wǎng)絡(luò)傳輸成本，特別是在涉及數(shù)千節(jié)點(diǎn)的云環(huán)境中，一種常用的方法是向節(jié)點(diǎn)靜態(tài)提供引導(dǎo)映像。這些引導(dǎo)映像通常經(jīng)過預(yù)配置，只需要在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行最低程度的節(jié)點(diǎn)自定義設(shè)置，例如設(shè)置主機(jī)名等。這種方法在映像創(chuàng)建過程中就開始執(zhí)行安全控制措施，可為在部署更新之前識(shí)別系統(tǒng)存在的潛在漏洞和配置錯(cuò)誤帶來很大方便。另外，這種方法還能生成將會(huì)成為識(shí)別和處理未來漏洞的寶貴資源的工件，例如軟件物料清單(SBOM)。除此之外，把映像以只讀方式掛載還可以抑制與系統(tǒng)篡改相關(guān)的潛在問題，從而額外提供了一個(gè)安全層。限制對(duì)映像的寫訪問可以大幅度降低未經(jīng)授權(quán)修改或篡改的風(fēng)險(xiǎn)，有助于保持已部署系統(tǒng)的完整性和安全性。這種只讀配置可以增強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的整體彈性，保護(hù)其免受潛在安全威脅侵?jǐn)_，同時(shí)還能確保更新過程的平穩(wěn)可靠。雖然分階段和在測(cè)試環(huán)境中測(cè)試更新可以最大限度降低HPC環(huán)境中存在的與更新相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，但是認(rèn)識(shí)到它們的局限性也很重要。這些測(cè)試環(huán)境通常由幾百個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，與動(dòng)輒由數(shù)千節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的生產(chǎn)性HPC系統(tǒng)相比，規(guī)模明顯要小得多。因此，盡管更新在這些受控環(huán)境中接受了嚴(yán)格的測(cè)試，但是在把它們轉(zhuǎn)移到更大規(guī)模的生產(chǎn)環(huán)境中時(shí)，仍然存在與生俱來的風(fēng)險(xiǎn)。這里的主要挑戰(zhàn)之一是，我們無法在測(cè)試系統(tǒng)中完全復(fù)制生產(chǎn)環(huán)境的復(fù)雜性和細(xì)微差別?，F(xiàn)實(shí)世界使用場(chǎng)景中具有代表性的大規(guī)模工作流程可能會(huì)表現(xiàn)出難以被復(fù)制到測(cè)試環(huán)境中的行為和依賴關(guān)系。因此，盡管更新分階段接受了全面測(cè)試，但是它們?cè)谏a(chǎn)環(huán)境中的表現(xiàn)，尤其是在大規(guī)模工作流程中的表現(xiàn)，始終存在一定程度的不確定性。此外，測(cè)試的有效性取決于測(cè)試集覆蓋范圍的全面性。盡管我們會(huì)在測(cè)試過程中盡可能廣泛地覆蓋用例和場(chǎng)景，但實(shí)現(xiàn)完全覆蓋實(shí)際上是不可能的。因此，存在與未經(jīng)測(cè)試的邊緣案例或系統(tǒng)組件之間未被預(yù)見到的交互相關(guān)的剩余風(fēng)險(xiǎn)在所難免，而這些風(fēng)險(xiǎn)可能只會(huì)在生產(chǎn)環(huán)境中表現(xiàn)出來。另外，由于資源和時(shí)間有限，測(cè)試不可能無限期進(jìn)行。即便擁有尖端測(cè)試框架和自動(dòng)化工具，模擬和驗(yàn)證系統(tǒng)◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有21變更的能力也是有限的。因此，在測(cè)試的深度和持續(xù)時(shí)間與及時(shí)部署更新以滿足運(yùn)行要求之間，總是需要做出權(quán)衡。按計(jì)劃停機(jī)維護(hù)影響生產(chǎn)的嚴(yán)重程度由系統(tǒng)是更新還是升級(jí)，以及接受維護(hù)的具體組件決定。關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施組件，例如網(wǎng)卡(NIC)和電纜，可能會(huì)對(duì)連接形成干擾，而對(duì)工作負(fù)載管理器等中心服務(wù)的更新可能會(huì)影響作業(yè)調(diào)度和資源分配。操作系統(tǒng)的更新從打小補(bǔ)丁到重大升級(jí)不等，每種情況對(duì)系統(tǒng)功能和與用戶應(yīng)用程序的兼容性的影響程度各不相同。而要求重新編譯用戶應(yīng)用程序的更新則又增加了另外一層復(fù)雜性，極可能延長(zhǎng)停機(jī)時(shí)間。因此，應(yīng)該采用什么更新策略，主要取決于所涉資產(chǎn)是否參與數(shù)值模擬的提交或執(zhí)行。在集群的外部網(wǎng)絡(luò)邊界上組部署虛擬化網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或堡壘(通常由3至7個(gè)節(jié)點(diǎn)組成)是一種常見的做法。這些節(jié)點(diǎn)是抵御蠻力攻擊的重要保護(hù)措施，并可作為跳轉(zhuǎn)主機(jī)進(jìn)入HPC登錄節(jié)點(diǎn)。為這些堡壘選擇操作系統(tǒng)時(shí)，通常要針對(duì)其所提供的具體服務(wù)而量身定制——無論它們只是充當(dāng)跳轉(zhuǎn)主機(jī)，還是提供諸如用戶主文件夾之類的最小服務(wù)，都是如此。由于它們發(fā)揮著HPC網(wǎng)絡(luò)接口的關(guān)鍵作用，并且有著與HPC系統(tǒng)的不同的用途——它們不參與科學(xué)模擬或數(shù)值預(yù)測(cè)——因此相較于基礎(chǔ)設(shè)施中的其他資產(chǎn)，它們更新的頻率會(huì)更加頻繁。一般來說，對(duì)它們應(yīng)該采取金絲雀更新策略，最初只更新一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果所有測(cè)試全部通過，才會(huì)更新其余節(jié)點(diǎn)。更新的觸發(fā)規(guī)程會(huì)因HPC站點(diǎn)所用設(shè)備的不同而各異，但也可以簡(jiǎn)單得像下面列舉的這個(gè)cron作業(yè)一樣。&&/&&/usr/bin/dnfupdate-rI1/usr/sbi/usr/bin/dnf在這個(gè)特定場(chǎng)景中，更新規(guī)程計(jì)劃在凌晨2:00啟動(dòng)，只有當(dāng)包管理器(本例中為DNF)確定節(jié)點(diǎn)處于可重啟狀態(tài)時(shí)才會(huì)激活節(jié)點(diǎn)重啟。腳本“is_the_lead_node_sane”扮演著關(guān)鍵角色，被用來評(píng)價(jià)主節(jié)點(diǎn)是否處于可以開始更新進(jìn)程的穩(wěn)定狀態(tài)。任何偏離正常狀態(tài)的情況都表明更新失敗，工程團(tuán)隊(duì)會(huì)立即收到通知并著手干預(yù)。包管理器的選項(xiàng)，例如“--security”,由更新的頻率決定。一些設(shè)施會(huì)選擇每日進(jìn)行安全更新，同時(shí)每隔X天進(jìn)行一次全面系統(tǒng)更新。這種方法允許在固定且錯(cuò)開的時(shí)間間隔內(nèi)系統(tǒng)化更新剩余節(jié)點(diǎn)——同時(shí)、分批或單個(gè)進(jìn)行均可，條件是“is_the_lead_node_sane”腳本有效運(yùn)行?！?024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有22自動(dòng)化測(cè)試機(jī)制可以通過外部觸發(fā)器激活，也可以在系統(tǒng)啟動(dòng)后由“systemd”模塊執(zhí)行。后者提供了對(duì)外部服務(wù)的自主性和獨(dú)立性，可以通過具有適當(dāng)權(quán)限的“is_the_lead_node_sane”腳本出現(xiàn)故障，則需要系統(tǒng)工程師手動(dòng)介入，通過終端命令啟動(dòng)更新，或者等待下一個(gè)更新周期。另外，外部觸發(fā)方法有其自身的優(yōu)勢(shì)，可根據(jù)所采用的外部觸發(fā)解決方案，只需簡(jiǎn)單點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可手動(dòng)更新。數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)采用的更新機(jī)制與堡壘節(jié)點(diǎn)的更新機(jī)制基本相同，但有一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別：需要檢查節(jié)點(diǎn)是否介入了任何正在進(jìn)行的傳輸作業(yè)。因此，傳輸節(jié)點(diǎn)作業(yè)在后記中額外集成了一層驗(yàn)證，用于防止關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳輸操作受到干擾，同時(shí)確保安全更新能夠順利進(jìn)行。決定更新的條件是節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)行時(shí)間，必須保證只有當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于閑置狀態(tài)時(shí)才啟動(dòng)更新。在這種框架下，可以安排每天在沒有傳輸作業(yè)運(yùn)行的時(shí)候更新傳輸節(jié)點(diǎn)，也可以按傳輸作業(yè)策略規(guī)定的時(shí)段更新。因此，制定有限制的傳輸作業(yè)策略至關(guān)重要，而不可選擇無持續(xù)時(shí)間限制的作業(yè)執(zhí)行方式，因?yàn)槌掷m(xù)不斷地執(zhí)行作業(yè)可能會(huì)妨礙系統(tǒng)及時(shí)更新。另外一種方法是時(shí)刻檢查更新，并且無論當(dāng)前是否有傳輸作業(yè)在進(jìn)行，都執(zhí)行安全更新。在這種情況下，需要由用戶負(fù)責(zé)在更新完成后重新啟動(dòng)傳輸作業(yè)。這一策略優(yōu)先考慮了系統(tǒng)安全，同時(shí)又承認(rèn)把傳輸操作的連續(xù)性交給用戶管理的必要性。系統(tǒng)完整性與運(yùn)行連續(xù)性之間取得平衡后，HPC環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)即可達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，也可保證運(yùn)行效率。Web門戶通常要借助云編排技術(shù)部署，由這些技術(shù)為管理和更新基于Web的應(yīng)用程序提供靈活和可擴(kuò)展的解決方案。門戶采用的具體更新機(jī)制會(huì)因負(fù)責(zé)其運(yùn)行的工程團(tuán)隊(duì)偏好的策略而各異。一種更新Web門戶的方法是利用持續(xù)集成/持續(xù)部署(Cl/CD)管道。在這種模型中，更新通過一系列自動(dòng)化步驟自動(dòng)集成、測(cè)試并部署到生產(chǎn)環(huán)境中。一些工程團(tuán)隊(duì)可能會(huì)選擇采用手動(dòng)更新規(guī)程，特別是對(duì)具有復(fù)雜架構(gòu)或敏感數(shù)據(jù)要求的Web門戶。手動(dòng)更新往往需要更為謹(jǐn)慎，即應(yīng)該先在分階段環(huán)境中進(jìn)行全面測(cè)試之后，再把更新應(yīng)用到生產(chǎn)環(huán)境中。此外，云編排技術(shù)通常還會(huì)提供內(nèi)置的滾動(dòng)更新功能，使更新得以逐步施用到Web門戶，只對(duì)用戶有極小影響。滾動(dòng)更新即為一次更新應(yīng)用實(shí)例的一部分，確保門戶在整個(gè)更新過程中始終保持可訪問和功能正常狀態(tài)。這種方法有助于把◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有23停機(jī)和服務(wù)中斷時(shí)間縮減至最短，使更新過程無縫進(jìn)行，同時(shí)保持良好的用戶體從我們?cè)诩軜?gòu)圖中列出的資產(chǎn)列表可以看出，HPC系統(tǒng)中的其余資產(chǎn)主要用于數(shù)值模擬的提交和/或執(zhí)行。所以，更新過程必須以一種能夠讓用戶適應(yīng)其工作流程有可能受干擾的方式進(jìn)行。有鑒于此，更新一般每年進(jìn)行幾次，尋求在系統(tǒng)維護(hù)與計(jì)算能力不被中斷之間達(dá)到某種平衡。一些HPC中心每年進(jìn)行兩次更新，在這個(gè)過程中需要全面停機(jī)，以確保所有組件的更新都得到全面執(zhí)行和測(cè)試。管理HPC服務(wù)的另外一種策略是利用云編排器，這種做法可以為傳統(tǒng)的系統(tǒng)部署和更新方法帶來范式轉(zhuǎn)變。云編排器的采用可以大幅度減少對(duì)通過專用分階段系統(tǒng)進(jìn)行操作系統(tǒng)或服務(wù)更新的依賴。這種變革性方法使多項(xiàng)服務(wù)升級(jí)并行接受測(cè)試成為可能，縮短了關(guān)鍵組件的測(cè)試周期。在這個(gè)場(chǎng)景下，云編排器能夠用一個(gè)專被分配來用于測(cè)試目的的節(jié)點(diǎn)子集部署一個(gè)小型集群。這種創(chuàng)新性測(cè)試環(huán)境為在受控環(huán)境中評(píng)估更新，進(jìn)而在把更新部署到生產(chǎn)環(huán)境之前對(duì)更新進(jìn)行充分驗(yàn)證提供了方便。當(dāng)然，這種測(cè)試方法同樣存在缺點(diǎn)——認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)非常重要。部署小型集群進(jìn)行測(cè)試會(huì)不可避免地帶來權(quán)衡取舍問題，因?yàn)檫@樣做需要與測(cè)試或生產(chǎn)系統(tǒng)爭(zhēng)奪資源。資源的這種重新分配意味著要從這些系統(tǒng)中抽取一部分容量來部署每個(gè)單獨(dú)的測(cè)試，從而會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的性能和容量利用率。盡管存在這些缺點(diǎn)，但是云編排器帶來的并行測(cè)試和更新周期縮短好處往往會(huì)超過相關(guān)的資源分配挑戰(zhàn)。不過，通過云編排器為計(jì)算節(jié)點(diǎn)和集群服務(wù)提供HPC服務(wù)的做法會(huì)引入額外的復(fù)雜性和安全考慮因素。這種架構(gòu)擴(kuò)大了保護(hù)和更新HPC系統(tǒng)和服務(wù)的傳統(tǒng)任務(wù)，提供集群的云編排器的整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施都被涵蓋其中。范圍被這樣擴(kuò)大后，HPC中心不僅必須滿足其核心HPC資源的安全保護(hù)和維護(hù)需要，還必須滿足云編排器環(huán)境的需要。云編排器的集成要求全面掌握傳統(tǒng)HPC系統(tǒng)和云技術(shù)，這對(duì)系統(tǒng)管理員提出了獨(dú)有的挑戰(zhàn)。他們必須在兩個(gè)各自有一套工具、協(xié)議和最佳安全實(shí)踐的不同技術(shù)棧之間穿行并實(shí)施管理。這種雙重性給HPC中心實(shí)施的安全教育培訓(xùn)和意識(shí)培養(yǎng)計(jì)劃施加了額外的壓力——它們必須培養(yǎng)出能夠有效管理和保護(hù)這兩種環(huán)境的管理員?！?024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有2.5信息庫驗(yàn)證科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的開發(fā)人員常常會(huì)開發(fā)使用多個(gè)信息庫的應(yīng)用程序。標(biāo)準(zhǔn)化信息庫讓科學(xué)界的開發(fā)者享受了許多好處，因?yàn)槭褂抿?yàn)證過準(zhǔn)確性的信息庫可以幫助確保科研結(jié)果的有效性和可重復(fù)性——與白手起家建庫相比，使用現(xiàn)成的信息庫通常會(huì)大大降低引入錯(cuò)誤的可能性。信息庫中的內(nèi)容是可供重復(fù)使用的代碼片段，可以使應(yīng)用程序的開發(fā)變得更快、更容易。這些代碼可由構(gòu)建應(yīng)用程序的同一團(tuán)隊(duì)開發(fā)(第一方庫),可由與應(yīng)用程序開發(fā)團(tuán)隊(duì)有合作關(guān)系的另一團(tuán)隊(duì)開發(fā)(第二方庫),也可由提供信息庫或資源的任何其他方開發(fā)(第三方庫)。無論是哪種情況，我們都必須清楚，一個(gè)庫可能會(huì)同時(shí)使用其他庫，而這些庫可以屬于前面提到的任何類型。由此不難看出，即便研究項(xiàng)目的復(fù)雜性極低，都可能存在一條由多個(gè)庫組成的長(zhǎng)鏈，而這些庫在許多情況下并不是主要開發(fā)者自己構(gòu)建的。信息庫具有通過以下兩種主要方式在已完成開發(fā)的應(yīng)用程序中引發(fā)安全問題的潛在可能性。首先，信息庫可能會(huì)給應(yīng)用程序的代碼庫引入漏洞，在存在依賴樹的情況下，開發(fā)者以及托管和支持應(yīng)用程序的團(tuán)隊(duì)可能對(duì)這些漏洞并不知情，甚至根本就沒有想到，這也是軟件物料清單(SBOM)日益變得關(guān)鍵的原因之一。其次，針對(duì)軟件庫的供應(yīng)鏈攻擊越來越猖獗，威脅者會(huì)給庫插入惡意軟件或其他惡意內(nèi)容，以達(dá)到破壞目標(biāo)環(huán)境的目的。針對(duì)Python包倉庫PyPI的攻擊便是一個(gè)例子10。雖然把惡意軟件擋在組織大門之外至為關(guān)鍵，但是保持結(jié)果的完整性，確保所使用的任何信息庫均不曾被人篡改也同樣重要。信息庫被人篡改后，可能無法再達(dá)到預(yù)期的準(zhǔn)確性或產(chǎn)生預(yù)期的結(jié)果。以下幾種最佳安全實(shí)踐可以幫助減少脆弱的信息庫面臨的風(fēng)險(xiǎn)：開發(fā)人員在構(gòu)建和測(cè)試應(yīng)用程序時(shí)，應(yīng)該只使用源于已知可信來源的信息庫。開發(fā)人員應(yīng)該避免使用過時(shí)或文檔不完善的信息庫。此外，對(duì)信息庫的依賴項(xiàng)應(yīng)該逐一測(cè)試。每個(gè)信息庫都會(huì)有多個(gè)依賴項(xiàng)，例如其他第三方庫、外部API、用戶輸入等。當(dāng)前有多種工具可以幫助對(duì)信息庫進(jìn)行此類測(cè)試。開發(fā)人員應(yīng)該通過 /en-us/2021/03/07/poison-packages-supply-chain-risks-user-hit◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有25集成測(cè)試保證應(yīng)用程序以符合預(yù)期的方式運(yùn)行。最后，開發(fā)人員還應(yīng)進(jìn)行靜態(tài)應(yīng)用程序安全測(cè)試(SAST)和動(dòng)態(tài)應(yīng)用程序安全測(cè)試(DAST),以找出信息庫中可能存在的漏洞。如果所用信息庫得自可信來源，而且是最新版本，這些安全測(cè)試取得理想結(jié)果應(yīng)該不成問題。應(yīng)用程序投入運(yùn)行后，開發(fā)人員應(yīng)該定期檢查所用信息庫是否有了新的漏洞。檢查可以使用上面提到的技術(shù)，也可以通過執(zhí)行版本管理系統(tǒng)來進(jìn)行。如果正在使用的信息庫變得越來越脆弱，則應(yīng)該有一個(gè)流程確保盡快進(jìn)行更新，以防攻擊者利用新的漏洞篡改科研結(jié)果。盡管上述技術(shù)可以幫助組織檢查他們考慮使用的信息庫的安全問題，但是組織可能還需要考慮他們預(yù)計(jì)要分發(fā)的信息庫面臨的安全挑戰(zhàn)。因此，組織需要考慮采取一種方法，使信息庫的用戶可以驗(yàn)證庫的完整性。校驗(yàn)和或安全代碼簽名等技術(shù)可用于幫助驗(yàn)證代碼的完整性和真實(shí)性。2.6內(nèi)存安全控制措施和OpenMP在HPC中，內(nèi)存對(duì)于執(zhí)行復(fù)雜科學(xué)和工程應(yīng)用至關(guān)重要。內(nèi)存是計(jì)算機(jī)處理器處理數(shù)據(jù)的臨時(shí)存儲(chǔ)空間，直接影響著HPC處理大型數(shù)據(jù)集和執(zhí)行計(jì)算密集型任務(wù)的能力。HPC內(nèi)存安全是指通過技術(shù)手段來防止HPC應(yīng)用程序出現(xiàn)內(nèi)存訪問錯(cuò)誤。內(nèi)存訪問錯(cuò)誤是一種常見問題，有可能導(dǎo)致程序崩潰、數(shù)據(jù)損壞和安全漏洞。以下是HPC應(yīng)用程序中常見的一些內(nèi)存訪問錯(cuò)誤?！駭?shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)：當(dāng)有多個(gè)線程嘗試同時(shí)訪問和修改同一內(nèi)存位置時(shí)，就是發(fā)生了數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)。這有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞，因?yàn)椴煌木€程可能會(huì)彼此覆蓋更改。●內(nèi)存泄漏：內(nèi)存被分配后不再釋放出來，就是發(fā)生了內(nèi)存泄漏。這最終有可能導(dǎo)致程序耗盡內(nèi)存并崩潰。當(dāng)線程嘗試訪問超出其堆棧幀的內(nèi)存時(shí)，就是發(fā)生了堆棧溢出。這有可能導(dǎo)致程序崩潰或產(chǎn)生安全漏洞?！耠p重釋放內(nèi)存：當(dāng)內(nèi)存被分配、釋放，然后又再次釋放時(shí)，就是發(fā)生了雙重釋放。這有可能導(dǎo)致內(nèi)存損壞和安全漏洞。●釋放后使用：當(dāng)先前已釋放的內(nèi)存被直接或間接使用時(shí)，就是發(fā)生了釋◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有26放后使用。這有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞和安全漏洞。內(nèi)存安全控制措施技術(shù)可通過執(zhí)行訪問規(guī)則、檢測(cè)違規(guī)行為和提供恢復(fù)機(jī)制來幫助防止出現(xiàn)這些錯(cuò)誤。常用的HPC應(yīng)用程序內(nèi)存安全控制措施技術(shù)包括：●內(nèi)存屏障：這些指令確保所有線程在完成一個(gè)內(nèi)存操作之后才開始下一個(gè)內(nèi)存操作?！裨硬僮鳎哼@些操作保證能夠以原子方式執(zhí)行，即便操作被其他線程中斷也是如此。●內(nèi)存映射文件：這些文件被映射到進(jìn)程的虛擬內(nèi)存中，可幫助改善內(nèi)存訪問性能和安全性?！駜?nèi)存調(diào)試器：這些工具可以識(shí)別和調(diào)試內(nèi)存訪問錯(cuò)誤?！裰羔槝?biāo)記：這項(xiàng)技術(shù)涉及為指針分配標(biāo)簽，以標(biāo)明指針的類型和擁有權(quán)。根據(jù)標(biāo)簽執(zhí)行訪問規(guī)則可以幫助防止內(nèi)存錯(cuò)誤?！癖Ｗo(hù)頁：這項(xiàng)技術(shù)涉及給被分配的內(nèi)存區(qū)域周圍添加額外的內(nèi)存頁。這些保護(hù)頁可在被訪問時(shí)觸發(fā)異常，以此來檢測(cè)內(nèi)存訪問錯(cuò)誤?！駜?nèi)存回滾：這項(xiàng)技術(shù)可將內(nèi)存狀態(tài)恢復(fù)到發(fā)生錯(cuò)誤之前的某個(gè)時(shí)間。HPC開發(fā)人員和用戶還可以采取其他措施來解決內(nèi)存安全問題：●使用具有內(nèi)存安全性能的語言和信息庫：一些編程語言，例如C++17、Rust等，內(nèi)置有內(nèi)存安全性能，可幫助預(yù)防常見內(nèi)存訪問錯(cuò)誤?！癫捎渺o態(tài)分析工具和模糊測(cè)試：靜態(tài)分析工具可以在開發(fā)過程中識(shí)別代碼中的潛在內(nèi)存安全漏洞，而模糊測(cè)試可以生成隨機(jī)測(cè)試用例來觸發(fā)與內(nèi)存相關(guān)的漏洞?！褡裱踩幋a實(shí)踐規(guī)范：避免緩沖區(qū)溢出、恰當(dāng)釋放內(nèi)存和正確初始化所有變量。●執(zhí)行嚴(yán)格的測(cè)試和驗(yàn)證規(guī)程：這其中包括在各種情況下用自動(dòng)化測(cè)試工具測(cè)試應(yīng)用程序，以驗(yàn)證內(nèi)存安全性?！袷褂脙?nèi)存管理庫：這些庫可以提供比傳統(tǒng)編程語言構(gòu)造更強(qiáng)和更高效的內(nèi)存管理方式。像libunwind和Valgrind這樣的管理庫可幫助跟蹤內(nèi)存分配和內(nèi)存釋放、檢測(cè)內(nèi)存泄漏和識(shí)別與內(nèi)存相關(guān)的其他問題?！駥?duì)開發(fā)人員和用戶開展有關(guān)內(nèi)存安全的教育：開發(fā)人員和用戶需要了解◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有27內(nèi)存安全問題的潛在風(fēng)險(xiǎn)以及遵循安全編程實(shí)踐規(guī)范的重要性。這一點(diǎn)可以通過培訓(xùn)、發(fā)放相關(guān)文件和開展意識(shí)培養(yǎng)活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。●持續(xù)監(jiān)測(cè)和改進(jìn)內(nèi)存使用：持續(xù)監(jiān)測(cè)HPC應(yīng)用程序的內(nèi)存使用情況，以識(shí)別和解決潛在問題非常重要。這一點(diǎn)可以通過使用性能計(jì)數(shù)器和監(jiān)測(cè)面板等工具實(shí)現(xiàn)。HPC開發(fā)人員和用戶可以通過采取這些措施并把其他因素(例如內(nèi)存膨脹和地址空間布局隨機(jī)化[ASLR])考慮周全來創(chuàng)建更可靠、更安全、更高效和更有效的應(yīng)用程序。內(nèi)存膨脹是指內(nèi)存被分配后不再釋放出來，導(dǎo)致未被使用的內(nèi)存始終占用資源。這可能會(huì)影響性能并增加發(fā)生內(nèi)存相關(guān)錯(cuò)誤的可能性。HPC開發(fā)人員應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行內(nèi)存管理策略，確保內(nèi)存既被適當(dāng)分配也被適當(dāng)釋放，從而解決這個(gè)問題。地址空間布局隨機(jī)化(ASLR)是另外一項(xiàng)可幫助提高內(nèi)存安全性的技術(shù)。ASLR隨機(jī)化虛擬內(nèi)存空間中內(nèi)存頁的位置，增加了攻擊者預(yù)測(cè)和利用內(nèi)存漏洞的難度。這一技術(shù)可以有效抑制基于內(nèi)存的攻擊和增強(qiáng)HPC系統(tǒng)的整體安全性。HPC開發(fā)人員還可以利用加速器；這是一種專為處理特定計(jì)算而設(shè)計(jì)的硬件設(shè)備，比CPU更高效。把任務(wù)卸載到這些專用設(shè)備上可以最大限度減少主內(nèi)存系統(tǒng)的負(fù)載。而對(duì)主內(nèi)存使用的減少可以顯著降低發(fā)生內(nèi)存相關(guān)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，例如內(nèi)存泄漏和懸空指針。值得一提的是，內(nèi)存管理的改進(jìn)還可以提高代碼的科學(xué)質(zhì)量。例如，競(jìng)態(tài)條件不僅可能導(dǎo)致安全問題，還可能導(dǎo)致由于線程或進(jìn)程訪問或?qū)懭雰?nèi)存中存儲(chǔ)的值的順序不同而產(chǎn)生不一致的輸出。如果內(nèi)存以錯(cuò)誤的順序訪問，這些問題往往會(huì)導(dǎo)致不正確的輸出，從而造成結(jié)果與算法原本應(yīng)該產(chǎn)生的預(yù)期結(jié)果不符。消息傳遞用于協(xié)調(diào)構(gòu)成HPC系統(tǒng)的諸多節(jié)點(diǎn)，允許多個(gè)進(jìn)程在HPC系統(tǒng)的不同節(jié)點(diǎn)上獨(dú)立(擁有各自的內(nèi)存和執(zhí)行環(huán)境)但并發(fā)地運(yùn)行。這些進(jìn)程可以通過使用消息傳遞接口(MPI)交換數(shù)據(jù)和相互通信。如果架構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)，通過消息傳遞進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn)會(huì)極易受競(jìng)態(tài)條件影響，還可能會(huì)通過傳遞中的消息給進(jìn)程注入錯(cuò)誤或惡意內(nèi)容。◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有28通過MPI確保HPC通信的安全是保證數(shù)據(jù)的完整性和保密性的關(guān)鍵。以下是一些常用于這一目的技術(shù)手段和實(shí)踐規(guī)范：●加密：在進(jìn)程之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)應(yīng)該加密，以防數(shù)據(jù)被未經(jīng)授權(quán)訪問。這在處理敏感數(shù)據(jù)時(shí)尤為重要?！裆矸蒡?yàn)證：在允許進(jìn)程加入MPI通信組之前，首先要對(duì)進(jìn)程進(jìn)行身份驗(yàn)證。這樣做可以阻止未經(jīng)授權(quán)的進(jìn)程參與計(jì)算并訪問數(shù)據(jù)?！裢暾詸z查：可以用校驗(yàn)和或其他完整性檢查來確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不曾被人篡改。●安全的MPI執(zhí)行方案：一些MPI執(zhí)行方案內(nèi)置有安全性能。例如，MPICH2的MPI執(zhí)行方案支持安全套接層(SSL)和傳輸層安全(TLS)協(xié)議，由這些協(xié)議提供安全的加密通信?！窬W(wǎng)絡(luò)安全：從更廣泛的層面上說，用于MPI通信的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施也應(yīng)該得到安全保護(hù)。這其中包括通過防火墻控制流量、把MPI通信網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)隔離，以及監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)以發(fā)現(xiàn)入侵跡象。我們以這樣一個(gè)場(chǎng)景為例，其中有一個(gè)HPC應(yīng)用程序正在處理敏感數(shù)據(jù)。該應(yīng)用程序通過MPI在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行并行計(jì)算。為了確保MPI通信的安全，該應(yīng)用程序使用了支持SSL/TLS的MPI執(zhí)行方案。在數(shù)據(jù)被從一個(gè)進(jìn)程發(fā)送到另一個(gè)進(jìn)程之前，應(yīng)用程序用SSL/TLS給數(shù)據(jù)加密。接收進(jìn)程在接收數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行解密。這確保了即便數(shù)據(jù)在傳輸過程中被截獲，也無法被未經(jīng)授權(quán)的第三方讀取。此外，提高消息傳遞的安全性還可以讓研究受益。例如，消除競(jìng)態(tài)條件的潛在可能性有助于確保進(jìn)程按正確順序執(zhí)行，從而保證了研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。請(qǐng)注意，這些技術(shù)手段盡管可以大幅度增強(qiáng)MPI通信的安全性，但是它們同時(shí)還會(huì)帶來額外的開銷并影響HPC應(yīng)用程序的性能。因此，在設(shè)計(jì)和執(zhí)行HPC應(yīng)用程序時(shí)，必須在安全性和性能之間找到平衡。2.8零信任零信任的原則是“永不信任，總要驗(yàn)證”。在零信任架構(gòu)中，任何實(shí)體，無論來自內(nèi)部還是外部，都不被默認(rèn)可信。每個(gè)用戶、設(shè)備和應(yīng)用程序都被視為不可信，不論它們處于什么位置，在訪問資源之前都必須接受身份驗(yàn)證和認(rèn)證。在◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有29HPC環(huán)境中采用零信任安全模型，可為解決與研究完整性相關(guān)的安全問題提供一種主動(dòng)和全面的方法。這種主動(dòng)和持續(xù)的驗(yàn)證可以最大限度縮小受攻擊面、降低網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的橫向移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)和增強(qiáng)整體安全態(tài)勢(shì)。零信任高性能云計(jì)算的關(guān)鍵策略：●遵循NIST零信任架構(gòu)(ZTA)框架，強(qiáng)調(diào)持續(xù)驗(yàn)證、嚴(yán)格的訪問控制和最低權(quán)限原則的重要性?！駥?shí)施微分段，把網(wǎng)絡(luò)劃分成相互隔離的小段，以限制橫向移動(dòng)并控制潛在威脅?！駷橛脩羯矸蒡?yàn)證執(zhí)行多因素認(rèn)證(MFA),以在口令之外增加一層安全保護(hù)，確保只有得到授權(quán)的人員可以訪問。●利用強(qiáng)大的身份和訪問管理(IAM)解決方案管理和控制用戶的訪問、權(quán)限和角色，確保落實(shí)最低權(quán)限原則。●執(zhí)行持續(xù)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)威脅檢測(cè)，以快速識(shí)別和響應(yīng)可疑活動(dòng)或異常情況?！窠o傳輸中的和靜止?fàn)顟B(tài)的數(shù)據(jù)加密，以保護(hù)敏感信息不被未經(jīng)授權(quán)訪問?！裢ㄟ^相關(guān)機(jī)制征得用戶對(duì)數(shù)據(jù)處理活動(dòng)的明確同意，為個(gè)人數(shù)據(jù)提供透明性和控制。●促進(jìn)數(shù)據(jù)主體權(quán)利的行使，例如訪問、更正和刪除個(gè)人數(shù)據(jù)的權(quán)利，同時(shí)確保這些過程的安全性?！裢ㄟ^適用的身份驗(yàn)證和授權(quán)機(jī)制來保護(hù)API,確保只有得到授權(quán)的應(yīng)用程序能夠訪問API和與API交互?！裨诳尚械那闆r下通過先進(jìn)的端點(diǎn)保護(hù)機(jī)制來加強(qiáng)端點(diǎn)安全(例如通過專門用于訪問HPC系統(tǒng)的工作站或跳轉(zhuǎn)箱),因?yàn)橐恍┒它c(diǎn)安全工具可能會(huì)影響性能?！窦庸滔到y(tǒng)，定期更新和打補(bǔ)丁，以抑制漏洞風(fēng)險(xiǎn)。●采用網(wǎng)絡(luò)安全控制措施，例如防火墻、入侵檢測(cè)/預(yù)防系統(tǒng)和安全網(wǎng)頁網(wǎng)關(guān)，以過濾和監(jiān)測(cè)流量?！裾螻ISTSP800-53第5修訂版規(guī)定的安全和隱私控制11,確保以一種基于風(fēng)險(xiǎn)的全面方法管理云安全?！?024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有30●采用NISTSP800-53規(guī)定的安全DevOps控制，讓安全保護(hù)貫穿系統(tǒng)的整個(gè)開發(fā)生命周期，確保從一開始就把安全問題考慮周全?！褡裱璑ISTSP800-37第2修訂版闡明的NIST風(fēng)險(xiǎn)管理框架(RMF)12,在高性能云應(yīng)用程序的部署和運(yùn)行工作中落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)管理原則。組織可以通過遵循這些《通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例(GDPR)》和NIST指南，為高性能云計(jì)算構(gòu)建一個(gè)強(qiáng)大的零信任(ZT)安全基礎(chǔ)，把身份管理、持續(xù)監(jiān)測(cè)、安全配置、數(shù)據(jù)保護(hù)和事件響應(yīng)等關(guān)鍵方面全部涵蓋其中。零信任還可以幫助提高HPC系統(tǒng)和應(yīng)用程序的科學(xué)完整性，因?yàn)樗_保只有得到授權(quán)的操作被允許執(zhí)行。零信任通過這種做法限制了錯(cuò)誤操作對(duì)輸出結(jié)果的質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響的潛在可能性。組織可以借助零信任建立一個(gè)富有彈性的安全基礎(chǔ)，不僅保護(hù)敏感數(shù)據(jù)，還保持科研社區(qū)的可信性和聲譽(yù)。2.9HPC的網(wǎng)絡(luò)安全在HPC中，網(wǎng)絡(luò)分段是一項(xiàng)關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)安全策略，涉及把企業(yè)網(wǎng)絡(luò)劃分成離散的子網(wǎng)或網(wǎng)段。這種方法可以把關(guān)鍵組件單獨(dú)隔離，強(qiáng)化了安全性和對(duì)敏感數(shù)據(jù)的保護(hù)。網(wǎng)絡(luò)分段在HPC中的一個(gè)重要應(yīng)用是把HPC系統(tǒng)的各個(gè)組件隔離到不同的安全區(qū)域內(nèi)，例如把訪問區(qū)與其他區(qū)域(例如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和計(jì)算區(qū))隔離。這種分段可以阻止未經(jīng)授權(quán)者訪問關(guān)鍵組件，從而降低潛在安全漏洞的影響。網(wǎng)絡(luò)分段還可以充當(dāng)一種安全控制措施，幫助提升HPC系統(tǒng)的性能，因?yàn)檫m當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)分段可以減少網(wǎng)絡(luò)噪聲，進(jìn)而可以改善網(wǎng)絡(luò)吞吐量和延遲。把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分成NIST建議的高性能計(jì)算區(qū)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、訪問區(qū)和管理區(qū)，并視每個(gè)區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)獨(dú)立的安全區(qū)域，可以帶來許多安全優(yōu)勢(shì)，具體如下所安全區(qū)域是網(wǎng)絡(luò)和信息安全的一個(gè)基本概念。它們被用來根據(jù)安全要求、可信級(jí)別和數(shù)據(jù)敏感性對(duì)網(wǎng)絡(luò)或計(jì)算環(huán)境的不同區(qū)域進(jìn)行分類和隔離。安全區(qū)域是網(wǎng)絡(luò)分段和訪問控制的關(guān)鍵組成部分。安全區(qū)域在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)定義了不同的網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段都設(shè)置有特定的安全控制措◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有31施、訪問策略和信任邊界。這些區(qū)域的建立旨在實(shí)現(xiàn)這樣幾個(gè)目標(biāo)：●隔離：安全區(qū)域把特定區(qū)域內(nèi)的資源和數(shù)據(jù)與其他區(qū)域隔離開來，限制潛在威脅橫向移動(dòng)。●訪問控制：安全區(qū)域執(zhí)行訪問控制，規(guī)定了哪些人員或哪些設(shè)備被允許與特定區(qū)域內(nèi)的資源通信?！駭?shù)據(jù)保護(hù)：通過把敏感或關(guān)鍵數(shù)據(jù)隔離在指定區(qū)域內(nèi)來幫助保護(hù)它們?！耧L(fēng)險(xiǎn)降低：安全區(qū)域可最大限度縮小受攻擊面和限制安全漏洞，從而降低整體風(fēng)險(xiǎn)。區(qū)域之間的通信應(yīng)該僅限于在得到批準(zhǔn)的通信信道內(nèi)，而這些信道具有增加控制的潛力。通信信道即為數(shù)據(jù)和信息在各安全區(qū)域之間流動(dòng)的路徑或管道。這些信道包括物理網(wǎng)絡(luò)、虛擬連接或組織架構(gòu)內(nèi)的邏輯路徑。設(shè)立通信信道的目的是在保持安全和信任邊界的同時(shí)，促進(jìn)數(shù)據(jù)和服務(wù)在安全區(qū)域之間的受控交換。通信信道受基于其所連接的區(qū)域的特定安全要求和可信級(jí)別的安全控制措施和策略轄制。通信信道與安全區(qū)域之間的交互涉及：●訪問控制策略：每條通信信道都受其所連接的安全區(qū)域規(guī)定的訪問控制策略轄制。這些策略決定了哪些人員或哪些設(shè)備被允許通過該信道訪問兩端的資源?！窬W(wǎng)絡(luò)分段：通信信道用于執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)分段，確保把不同的安全區(qū)域隔離開來。這一點(diǎn)對(duì)于控制數(shù)據(jù)的流動(dòng)和減少安全漏洞的影響至關(guān)重要?！癜踩胧和ㄐ判诺辣仨殗?yán)格執(zhí)行其所連接的安全區(qū)域定義的安全措施和控制。例如，通過通信信道傳輸?shù)拿舾袛?shù)據(jù)可能被要求必須實(shí)施強(qiáng)加●監(jiān)測(cè)和審計(jì)：通信信道內(nèi)的活動(dòng)接受監(jiān)測(cè)和審計(jì)，以查出任何未經(jīng)授權(quán)訪問或數(shù)據(jù)泄露。安全信息和事件管理(SIEM)系統(tǒng)常被用來達(dá)到這一對(duì)不同的安全區(qū)域還可以按不同的可信級(jí)別進(jìn)行劃分，以幫助確定安全需要。例如，訪問區(qū)的可信級(jí)別應(yīng)該有別于管理區(qū)。每個(gè)安全區(qū)域都會(huì)分配可信級(jí)別，以反映要求該區(qū)域必須達(dá)到的可信度和安◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有32全水平?？尚偶?jí)別有助于確定可在一個(gè)區(qū)域內(nèi)托管的數(shù)據(jù)和服務(wù)類型，以及所需要的訪問控制和安全措施級(jí)別。與安全區(qū)域的交互涉及：●數(shù)據(jù)敏感性：可信級(jí)別影響安全區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)分類。更高的可信級(jí)別往往與更敏感的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)，因此要求采取更嚴(yán)格的安全措施?！裨L問控制：可信級(jí)別決定了一個(gè)區(qū)域必須執(zhí)行的訪問控制策略?？尚偶?jí)別更高的區(qū)域可以對(duì)受權(quán)用戶執(zhí)行比較寬松的訪問策略?！癜踩胧嚎尚偶?jí)別決定了一個(gè)區(qū)域需要采取的安全措施的級(jí)別?？尚偶?jí)別更高的區(qū)域通常必須執(zhí)行更強(qiáng)的加密、身份驗(yàn)證和入侵檢測(cè)系統(tǒng)?！裢ㄐ胚吔纾嚎尚偶?jí)別有助于建立通信邊界，決定了哪些安全區(qū)域之間可以相互通信。可信級(jí)別更高的區(qū)域與其他高可信級(jí)別區(qū)域之間的通信邊界可以比較寬松。2.10安全飛地前面講的許多策略還常被用來通過創(chuàng)建安全飛地來提高安全性和改善研究的完整性。13這些安全飛地是指配備了基于硬件的加密和隔離技術(shù)的私密內(nèi)存區(qū)域，被突出為一種解決方案。安全飛地可以保護(hù)各種人工智能(Al)和機(jī)器學(xué)習(xí) (ML)資產(chǎn)，其中包括：●原始數(shù)據(jù)：用于機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)算法的敏感數(shù)據(jù)可以在使用、傳輸和存儲(chǔ)過程中得到保護(hù)，從而降低暴露風(fēng)險(xiǎn)和確保數(shù)據(jù)隱私?！駥Ｓ杏?xùn)練引擎：安全飛地保護(hù)用于訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型的算法和技術(shù)，即便這些算法在不可信硬件上運(yùn)行。●推理/專家引擎：基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的決策引擎受到保護(hù)，確保企業(yè)的專業(yè)知識(shí)和核心價(jià)值安全無恙?！駭?shù)據(jù)結(jié)論：在安全飛地內(nèi)生成的數(shù)據(jù)被默認(rèn)是安全的，對(duì)暴露的風(fēng)險(xiǎn)可以通過執(zhí)行策略來控制。使用安全飛地不僅可以降低數(shù)據(jù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)，還可以為從更廣泛的數(shù)據(jù)集構(gòu)建強(qiáng)大能力提供機(jī)會(huì)。安全飛地通常與安全區(qū)域和數(shù)據(jù)分類理念結(jié)合使用?！?024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有332.11日志記錄日志記錄在保護(hù)HPC應(yīng)用程序的許多方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用?！窆收吓懦喝罩居涗浛蓭椭R(shí)別和診斷系統(tǒng)、應(yīng)用程序或網(wǎng)絡(luò)中存在的問題。系統(tǒng)管理員通過查看日志，可以發(fā)現(xiàn)表明存在潛在問題的模式或錯(cuò)誤。這使及時(shí)排除故障和解決問題成為可能?！裥阅鼙O(jiān)測(cè)：日志記錄允許通過跟蹤響應(yīng)時(shí)間、資源使用情況和數(shù)據(jù)吞吐量等指標(biāo)來監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能。分析這些日志有助于優(yōu)化系統(tǒng)和提高整體性●安全增強(qiáng)：日志記錄可幫助檢測(cè)和響應(yīng)安全威脅。日志可以通過跟蹤失敗的登錄嘗試、未經(jīng)授權(quán)訪問和其他可疑行為提供有價(jià)值的見解。這些信息有助于識(shí)別和抑制安全漏洞，保護(hù)敏感數(shù)據(jù)和保持系統(tǒng)完整性。實(shí)施強(qiáng)有力的日志記錄和審計(jì)實(shí)踐。對(duì)日志記錄數(shù)據(jù)的訪問、修改和其他系統(tǒng)變更可為司法調(diào)查提供審計(jì)蹤跡。合規(guī)是保持可信度和遵守行業(yè)法規(guī)的關(guān)鍵?！駳v史記錄：日志創(chuàng)建了系統(tǒng)活動(dòng)和變更的歷史記錄。這些記錄為未來參考、趨勢(shì)分析和決策提供了寶貴的資源。了解過去的事件可幫助就改進(jìn)和更新系統(tǒng)做出決策?！窀蚍治觯寒?dāng)有事件發(fā)生時(shí)，詳細(xì)的日志使人得以深入分析根因。日志可以通過追溯導(dǎo)致問題發(fā)生的事件，幫助確定漏洞、錯(cuò)誤配置或惡意活動(dòng)?！袢∽C與調(diào)查：安全事件發(fā)生后，日志將充當(dāng)關(guān)鍵證據(jù)。它們可以協(xié)助開展事后調(diào)查，幫助安全團(tuán)隊(duì)掌握攻擊向量、受影響的系統(tǒng)以及事件的影盡管日志記錄是安全生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，但它同時(shí)也為這個(gè)環(huán)境引入了某些風(fēng)險(xiǎn)。●性能影響：日志記錄可能會(huì)顯著影響系統(tǒng)性能。寫入日志涉及輸入/輸出操作(例如硬盤寫入),這會(huì)消耗CPU周期、內(nèi)存、存儲(chǔ)帶寬、硬盤空◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有34間和緩沖內(nèi)存等資源。過度的日志記錄可能會(huì)降低應(yīng)用程序的運(yùn)行速度，對(duì)應(yīng)用程序的響應(yīng)能力和吞吐量造成影響。●緩沖區(qū)溢出：當(dāng)程序?qū)懭氤霰环峙涞木彌_區(qū)的邊界時(shí)，就是發(fā)生了緩沖區(qū)溢出。如果日志庫沒有進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪吔鐧z查，有可能導(dǎo)致內(nèi)存損壞和安全漏洞?！駪覓熘羔槪簯覓熘羔樖侵钢赶蛞驯会尫诺膬?nèi)存或無效內(nèi)存的指針。如果日志庫處理指針不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致未被定義的行為和安全問題。●格式字符串漏洞：如果日志庫允許使用不受控制的格式字符串(例如用printf風(fēng)格格式化),可能會(huì)導(dǎo)致任意代碼執(zhí)行或信息泄露。●注入攻擊：日志庫如果未適當(dāng)清理輸入，面對(duì)注入攻擊(例如SQL注入或命令注入)時(shí)會(huì)變得十分脆弱?！窀?jìng)態(tài)條件：在多線程環(huán)境中，日志庫如果未能正確處理并發(fā)訪問，可能會(huì)出現(xiàn)競(jìng)態(tài)條件。這可能會(huì)導(dǎo)致非預(yù)期行為或安全漏洞。●內(nèi)存泄漏：日志庫如果未能適當(dāng)釋放內(nèi)存，可能會(huì)導(dǎo)致資源耗盡和潛在的拒絕服務(wù)(DoS)攻擊?！衩舾袛?shù)據(jù)泄露：日志中記錄的敏感信息(例如口令、令牌)可能會(huì)暴露給未經(jīng)授權(quán)人員?！裆矸蒡?yàn)證/授權(quán)缺失：日志庫應(yīng)該執(zhí)行適當(dāng)?shù)脑L問控制，以防未經(jīng)授權(quán)用戶篡改日志?！癫话踩奈募?quán)限：如果日志文件允許任何人訪問，敏感數(shù)據(jù)可能會(huì)暴●不充分的錯(cuò)誤處理：日志庫的錯(cuò)誤處理不當(dāng)有可能導(dǎo)致非預(yù)期行為或系統(tǒng)崩潰?！褚蕾嚶┒矗喝罩編焱枰蕾嚻渌M件(例如第三方庫)。由這些依賴性產(chǎn)生的漏洞可能會(huì)影響整體安全性。例如，BoostC++日志庫14曾被發(fā)現(xiàn)存在一些安全風(fēng)險(xiǎn)。1?/vulnerab◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有352.12漏洞管理HPC系統(tǒng)的漏洞管理對(duì)于提升科學(xué)成果至關(guān)重要。我們以一個(gè)用HPC系統(tǒng)進(jìn)行氣候建模的研究機(jī)構(gòu)為例。這些模型需要使用大量數(shù)據(jù)和計(jì)算資源，得出的結(jié)果對(duì)于了解和應(yīng)對(duì)氣候變化具有重大影響。●數(shù)據(jù)完整性：有效的漏洞管理可以確保這些模型所用數(shù)據(jù)的完整性。如果有漏洞被人利用，數(shù)據(jù)可能會(huì)被篡改，導(dǎo)致生成不準(zhǔn)確的模型結(jié)果。組織可以通過主動(dòng)管理漏洞，獲得對(duì)其數(shù)據(jù)完整性和模型準(zhǔn)確性的信心?！裣到y(tǒng)可用性：漏洞還可以被利用來破壞系統(tǒng)可用性。例如，DoS攻擊可以使HPC系統(tǒng)陷于癱瘓。而這將延遲模型的處理，減緩研究的步伐。漏洞管理可幫助防止出現(xiàn)這種系統(tǒng)中斷，確保研究人員能夠在需要的時(shí)候訪問他們需要的資源?！癖Ｃ苄裕阂恍┭芯靠赡苌婕氨仨毐Ｃ艿拿舾袛?shù)據(jù)。漏洞管理可以幫助保護(hù)這些數(shù)據(jù)免遭未經(jīng)授權(quán)訪問?！衤曌u(yù)：有效的漏洞管理可以提升組織的聲譽(yù)。組織可以通過表明自己對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的承諾來贏得合作伙伴、資助者和公眾的信任。HPC系統(tǒng)漏洞管理直接支持組織的科研使命。它確保研究人員能夠有效、安全、自信地開展工作，從而產(chǎn)生更可靠和具有影響力的科研成果。以下是可協(xié)助做到這一點(diǎn)的幾個(gè)流程?！褓Y產(chǎn)發(fā)現(xiàn)與清單管理：IT專業(yè)人員可以用資產(chǎn)清單管理系統(tǒng)來跟蹤和維護(hù)公司數(shù)字環(huán)境內(nèi)所有設(shè)備、軟件、服務(wù)器等的記錄?！衤┒磼呙瑁郝┒磼呙杵骺梢詫?duì)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一系列測(cè)試，以查找常見弱點(diǎn)或缺陷。例如，像npmauditfornode和mavendependencies-check這樣的包管理工具可用來檢測(cè)庫的依賴關(guān)系中存在的漏洞。●補(bǔ)丁管理：補(bǔ)丁管理軟件可幫助確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)打上最新安全補(bǔ)丁。大多數(shù)補(bǔ)丁管理解決方案會(huì)自動(dòng)檢查更新，并在有新補(bǔ)丁發(fā)布時(shí)提示用戶?！衽渲霉芾恚喊踩渲霉芾?SCM)軟件可幫助確保以安全的方式配置系統(tǒng)，它們能夠跟蹤和批準(zhǔn)對(duì)設(shè)備安全設(shè)置的更改，同時(shí)保證系統(tǒng)安全策略合規(guī)?！裰笜?biāo)測(cè)量：漏洞管理程序會(huì)對(duì)某些指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，以評(píng)價(jià)它們的有效性。◎2024云安全聯(lián)盟大中華區(qū)版權(quán)所有36這些指標(biāo)可能包括掃描覆蓋率、掃描頻率、關(guān)鍵漏洞數(shù)量、已關(guān)閉漏洞數(shù)量以及排除項(xiàng)。例如，美國(guó)陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展指揮部分析中心借助HPC對(duì)國(guó)防部的可存活性、脆弱性和致命性建模進(jìn)行更快速和更復(fù)雜的分析。15需要注意的是，漏洞管理必須不間斷持續(xù)進(jìn)行，才能始終適應(yīng)新出現(xiàn)的威脅和不斷變化的環(huán)境。組織在為HPC系統(tǒng)制定漏洞管理計(jì)劃時(shí)要充分認(rèn)識(shí)到，市場(chǎng)上有售的許多漏洞掃描器可能無法檢測(cè)出運(yùn)行在HPC系統(tǒng)上的許多專業(yè)軟件應(yīng)用程序和信息庫的過時(shí)版本，因此，使用商業(yè)化漏洞掃描器可能只能揭示系統(tǒng)中實(shí)際存在的部分漏洞。組織可能還需要考慮采取諸如資產(chǎn)清單和版本跟蹤之類的策略，以此來補(bǔ)充商業(yè)化漏洞掃描器的功效。盡管打補(bǔ)丁修補(bǔ)漏洞確實(shí)有助于提高研究結(jié)果的完整性，因?yàn)榻?jīng)過更多次修補(bǔ)的軟件版本往往意味著其代碼庫錯(cuò)誤更少，但是我們必須清楚，并非所有舊庫和舊版軟件都是可以修補(bǔ)或更換的?？茖W(xué)研究的可重復(fù)性需要往往決定了舊版軟件必須保留，以防將來出現(xiàn)重復(fù)一組關(guān)鍵計(jì)算的需要。雖然打補(bǔ)丁是一項(xiàng)關(guān)鍵的安全控制措施，但是HPC系統(tǒng)的漏洞管理還必須考慮采用抑制漏洞的補(bǔ)償性控制，以應(yīng)對(duì)沒有補(bǔ)丁可用的漏洞或需要為科研的可重復(fù)性而維持的遺留軟件。3.結(jié)論利用高性能計(jì)算(HPC)取得更好研究成果之旅需要精心的規(guī)劃、強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施和對(duì)安全的高度關(guān)注這三點(diǎn)的緊密結(jié)合。我們的這次探索表明，提高HPC系統(tǒng)和應(yīng)用程序的安全性，具有提升各領(lǐng)域(包括金融、醫(yī)療和科學(xué)研究)研究質(zhì)量和研究完整性的巨大潛力。首先，采用HPC架構(gòu)和部署的最佳實(shí)踐規(guī)范至關(guān)重要。這涉及精心設(shè)計(jì)可/article/252336/armyvulnerabilitylethalityanalysisbolsteredthrough◎