Điện toán đám mây, xây dựng và ứng dụng mô hình cloud backup thử nghiệm trong trường cao đẳng thủy sản

1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --- NGUYỄN TIẾN GIANG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY, XÂY DỰNG VÀ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH CLOUD BACKUP THỬ NGHIỆM TRONG TRƯỜNG CAO ĐẲNG THỦY SẢN Chuyên ngành:

1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

-

NGUYỄN TIẾN GIANG

ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY, XÂY DỰNG VÀ ỨNG DỤNG

MÔ HÌNH CLOUD BACKUP THỬ NGHIỆM TRONG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG THỦY SẢN

Chuyên ngành: Truyền số liệu và mạng máy tính

Mã số: 60.48.15

Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN VIỆT HƯNG

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ

HÀ NỘI – 2013

MỞ ĐẦU

Cho đến nay, hầu hết tất cả các ngành, lĩnh vực trong cuộc sống đều áp dụng công nghệ thông tin vào công việc xử lý thông tin vì vậy khối lượng dữ liệu mà nó tạo ra vô cùng lớn Nhiều doanh nghiệp coi dữ liệu là một vấn đề nhạy cảm, vì nó ảnh hưởng đến sự sống còn cũng như sự phát triển của doanh nghiệp đó Chính vì vậy, vấn đề bảo mật và lưu trữ dữ liệu rất được quan tâm, nhiều doanh đã phải bỏ rất nhiều tiền của cũng như công sức để có được nhưng giải pháp cho bài toán lưu trữ dữ liệu của riêng mình

Với sự phát triển của công nghệ thông tin như hiện nay vấn đề lưu trữ và bảo mật thông tin đã có hướng giải quyết đó là Cloud Backup Cloud Backup là một giải pháp công nghệ mới khá mềm dẻo, mang đến cho các doanh nghiệp nhiều sự lựa chọn khác nhau, tùy thuộc vào tình hình tài chính của mình Nếu doanh nghiệp có đủ kinh phí thì có thể tự xây dựng cho riêng mình một giải pháp, trái lại doanh nghiệp có thể đi thuê dịch này của một nhà cung cấp dịch vụ và phải trả một khoảng kinh phí nhất định tùy thuộc vào nhu cầu và mức độ

sử dụng

Trong luận văn này tập đi nghiên cứu tìm hiểu một số mô hình Cloud Backup của một

số hãng lớn Từ đó, xây dựng và đề xuất một giải pháp Cloud Backup cụ thể cho Trường Cao đẳng Thủy Sản tại Bắc Ninh

Luận văn bao gồm những nội dung sau:

giới

trường Cao đẳng Thủy Sản

3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

1 Định nghĩa về điện toán đám mây

Theo Wikipedia định nghĩa về điện toán đám mây

Điện toán đám mây (Cloud Computing) còn gọi là điện toán máy chủ ảo, là mô hình điện toán sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào mạng Internet

Theo NIST (Viện tiêu chuẩn và công nghệ Mỹ - National Institute of Standards and Technology U.S Department of Commerce) định nghĩa

Điện toán đám mây (Cloud Computing) là một mô hình được trao quyền hợp pháp ở mọi nơi, thuận tiện, phụ thuộc vào sự truy cập mạng tới một nguồn dữ liệu máy tính đã cấu hình sẵn được chia sẻ (ví dụ: các hệ thống mạng, các server, kho dữ liệu, các ứng dụng, và các dịch vụ), ở đó có thể được cung cấp nhanh chóng và làm giảm đi nỗ lực quản lý một cách nhỏ nhất hoặc được cung cấp các dịch vụ tương tác

1.1 So sánh điện toán đám mây và điện toán truyền thống

- Mô hình thương mại

+ Các dịch vụ được tính chi phí theo máy

trong một hệ thống mạng

+ Thường hướng đến các dự ánh nghiên

cứu trong môi trường thuật học

- Trong kiến trúc

+ Tập trung vào việc tích hợp các tài

nguyên sẵn có gồm phần cứng, phần mềm,

cơ sở hạ tầng anh ninh của hệ thống

+ Khả năng liên kết, tính an toàn của tài

nguyên phụ thuộc vào miền quản trị và các

chính sách cục bộ và toàn cục khác nhau

- Quản lý tài nguyên

- Mô hình thương mại + Các dịch vụ thanh toán được tính phí linh hoạt, khách hàng chi trả theo nhu cầu sử dụng + Hỗ trợ khả năng mở rộng hệ thống

- Trong kiến trúc + Hướng đến các dịch vụ để giải quyết bài toán tính toán mở rộng qua Internet nhằm đáp ứng tối đa nhu cầu sử người dụng

+ Hướng đến 3 mô hình dịch vụ quan trọng Infrastructure as a Service, Platform as a Service, Sofware as a Service:

- Quản lý tài nguyên

Điện toán truyền thống Điện toán Đám mây

+ Mô hình tính toán tập trung vào dữ liệu

+ Không dựa vào công nghệ ảo hóa nhiều

- Mô hình ứng dụng

Hỗ trợ nhiểu loại ứng dụng khác nhau

+ Mô hình tập chung vào sự chuyên biệt hóa người sử dụng

+ Hầu như dựa trên công nghệ ảo hóa

- Mô hình ứng dụng Cũng hỗ trợ các loại ứng dụng

1.2 Một số đặc điểm của điện toán đám mây

- Khả năng truy suất dữ liệu từ trung tâm chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ đường truyền Internet

- Tập trung hóa tất cả các tài nguyên đã được liên kết từ nhiều địa điểm

- Tính co giãn linh động phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng của người dùng

- Việc bảo mật được cải thiện nhờ sự tập trung hóa tài nguyên

- Đơn giản hóa việc quản lý

- Tích hợp dễ dàng với môi trường hiện tại

2 Mô hình điện toán đám mây

2.1 Mô hình tổng quan về điện toán đám mây

Hình 1.1: Mô hình tổng quan về điện toán đám mây

2.2 Các mô hình điện toán đám mây thường được triển khai

- Đám mây riêng lẻ (Private Cloud)

5

- Đám mây cộng đồng (Community Cloud)

- Đám mây công cộng (Public Cloud)

- Đám mây lai (Hybir Cloud)

3 Các dịch vụ quan trọng

Hình 1.2: Mô hình các lớp dịch vụ trong đám mây

- Dịch vụ phần mềm (SaaS – Software as a Service)

- Dịch vụ nền tảng đám mây (PaaS - Platform as a Service)

- Dịch vụ lưu trữ “đám mây” (Storage Cloud Service)

- Dịch vụ cơ sở hạ tầng (IaaS – Infrastructure as a Service)

Hình 1.3: Dịch vụ lưu trữ đám mây

Có ba mô hình điện toán đám mây chính lưu trữ

Dịch vụ lưu trữ điện toán đám mây công

Dịch vụ lưu trữ đám mây tư

Lưu trữ đám mây lai

4 Chế độ an toàn và bảo mật thông tin trên Cloud Computing

4.1 Backup và an toàn bảo mật dữ liệu

Cho đến nay, các phương pháp bảo mật khác nhau được các nhà cung cấp lựa chọn để đưa vào sản phẩm như cơ chế 256-bit AES (Advanced Encryption Standard) trước khi truyền về Data Center, cơ chế mã hóa đường truyền SSL (Secure Socket Layer), hoặc đặt mật khẩu cho dữ liệu v.v… để giữ cho dữ liệu của người dùng an toàn trong quá trình Backup and Restore Trong quá trình Backup and Restore online các file phương pháp nén dữ liệu làm giảm kích thước các file làm cho tăng chất lượng và tốc độ đường truyền, chống lại sự xâm hại của virus và hacker đem lại sự yên tâm cho người dùng

4.2 Những vấn đề về an ninh trên Cloud

Trong những năm gần đây, dịch vụ trực tuyến đang dần trở thành một xu hướng phát triển công nghệ điện toán đám mây Tình hình an ninh mạng có diễn biến rất phức tạ Các cuộc tấn công ngày càng trở nên tinh vi hơn Điểm yếu dễ bị tấn tông công đó là nằm ở chính những lỗ hổng bảo mật của các tổ chức do không kịp update bản vá Trong khi đó dấu vết các cuộc tấn công ngày càng ít, khiến việc truy lung và tìm kiếm thủ phạm ngày càng phức tạ

Có ba nguy cơ về an ninh bảo mật đặc thù của điện toán đám mây: Nguy cơ khi chia sẻ tài nguyên, công nghệ; Mất thông tin, lộ thông tin bí mật.Theo đánh giá của các chuyên gia thì lộ thông tin truy nhập dịch vụ là một nguy cơ khá phổ biến trong môi trường điện toán đám mây

Năm 2011 các chuyên gia bảo mật CNTT hàng đầu trong lĩnh vực điện toán đám mây

quan tâm đến 5 xu hướng bảo mật lơn như:

- Kết nối dữ liệu trên thiết bị điện thoại Smart

- Kiểm soát các truy cập và quản lý danh tính

- Tuân thủ các tiêu chuẩn

- Rủi ro của việc cho thuê điện toán đám mây

- Sự xuất hiện của các tiêu chuẩn và chứng chỉ liên quan đến điện toán đám mây

4.3 Giới thiệu một số dịch vụ bảo mật của một số hãng lớn

7

Hãng Trend Micro ra mắt dịch vụ Secure Cloud được thiết kế dành cho các nhà cung cấp

dịch vụ trên đám mây Dịch vụ này cho phép nhà cung cấp dịch vụ trên đám mây tích hợp dịch vụ mã hóa vào IasS (Infrastructure as a Service) của họ, đảm bảo tính riêng tư của dữ liệu cũng như tuân thủ yêu cầu của doanh nghiệp

Hãng Sophos hợp tác với công ty EXA Việt Nam vừa giới thiệu một dịch vụ bảo mật EP2

SaaS Dịch vụ này được thiết kế tập trung vào một số vấn đề lơn như: Bảo vệ mọi nơi, Bảo vệ tức

thời Dịch vụ này tập trung cung cấp bảo mật hoàn toàn mọi thành phần Endpoint, Network, Data, Email, Web, Mobile và tất cả tính năng để bảo vệ máy trạm đầu cuối

Hãng bảo mật Panda cung cấp dịch vụ bảo mật Panda Cloud Office Protection SaaS

Dịch vụ SaaS được kết nối với công nghệ Collective Intelligence trong thời gian thực, sử dụng Tường lửa cá nhân (Trung tâm hoặc nội bộ quản lý) chủ động chống Malware

5 Những khó khăn thách thức của điện toán đám mây

5.1 Những khó khăn trong điện toán đám mây

- Các quy định pháp luật cho các dịch vụ, giữa khách hàng và cung cấp

5.2 Giới thiệu một số mô hình triển khai Cloud Computing của một số hãng lớn

Mô hình triển khai Cloud Computing của Cisco dựa trên đề xuất công nghệ ảo hóa của

hãng VMware tạo ra cho các doanh nghiệp Việt Nam

Hình 1.4: Mô hình kiến trúc ảo hóa của Cisco

Mô hình triển khai Private Cloud của IBM dựa trên các công nghệ ảo hóa hiện tại

gồm: KVM, XEN, Vmware, powerVM và zVM, kết hợp với phần mềm quản trị IBM Tivoli service automation manager, IBM Tivoli provisioning manager cho các doanh nghiệp ở Việt Nam tạo nên một giải pháp cloud hoàn chỉnh

Hình 1.5: Mô hình kiến trúc ảo Private Cloud theo để xuất của IBM

Mô hình triển khai Private Cloud của Microsoft trên nền tảng công nghệ ảo hóa

Hyper-V cho các doanh nghiệp Việt Nam

9

Hình 1.6: Mô hình triển khai Private Cloud của Microsoft

CHƯƠNG II: TÌM HIỂU GIẢI PHÁP BACKUP TRÊN MÔ HÌNH CLOUD CỦA MỘT SỐ HÃNG LỚN TRÊN THẾ GIỚI

1 Định nghĩa

1.1 Định nghĩa Backup dữ liệu trên mô hình Cloud (Cloud Backup)

Cloud Backup (còn được gọi là sao lưu trực tuyến hoặc sao lưu từ xa– Online

Backup): là một phương pháp gửi một bản sao của dữ liệu lên trên một trang Web Server

riêng tư hoặc công cộng Máy chủ này thường được tổ chức bởi một nhà cung cấp dịch vụ, mức thu phí của khác hàng phụ thuộc vào khả năng lưu trữ, băng thông hoặc số lượng người

sử dụng

1.2 Lợi ích của Backup dữ liệu trên mô hình Cloud mang lại

- Tránh được các mối nguy cơ, hiểm họa cho dữ liệu có thể là do hỏa hoạn, trộm cắp, hoặc thiên tai v.v

- Giúp cho các doanh nghiệp, tổ chức giàm chi phí đầu tư cho phần cứng

- Tiện dụng không cần đến sự can thiệp của nhân viên IT (vì có một phần mềm được lập lịch sẵn)

- Sao lưu trực tuyến có thể cung cấp một giải pháp thuận tiện trong các hệ thống đa người dùng vì họ không yêu cầu thời gian chết

2 Tìm hiểu một số giải pháp backup của một số hãng lớn trên thế giới

2.1 Giải pháp Cloud Backup của hãng Symatec

2.1.1 Mô hình tổng thể

11

Hình 2.1: Mô hình Cloud Backup tổng quát của hãng Symate

Trong đám mây Sao lưu của Symatec có các thành phần sau

- Tập các dữ liệu (DS-System)

- Clients (Agents)

- Quản lý chu kỳ Backup dữ liệu

DS-System: Là tập hợp dữ liệu và các hình thái cốt lõi của đám mây Các phần mềm

ứng dụng backup được thiết kế, cài đặt nhằm kéo các nguồn dữ liệu từ các agent đến thiết bị sao lưu

Clients: Là các phần mềm dựa trên nền tảng và thiết bị được cài đặt trên client sử

dụng các API chuẩn ghi lại các dữ liệu mục tiêu trên máy chủ

Quản lý chu kỳ Backup: Cung cấp một chiến lược phục hồi tự động quản lý lưu trữ

dữ liệu một cách hiệu quả

2.1.2 Cơ sở hạ tầng

2.1.2.1 Giải pháp phần cứng

Hình 2.2: Mô hình kết nối phần cứng trong đám mây của hãng Symatec

2.1.2.2 Giải pháp phần mềm

Hãng Symatec sử dụng bộ sản phẩm NetBackup với công nghệ V-Ray

Bộ giải pháp NetBackup dễ dàng triển khai trên hệ thống mạng LAN và WAN

Bộ sản phẩn này có thể chạy trên các môi trường ảo hóa khác nhau như VMware, Hyper-V.v.v… và trên nền tảng Windows, Linux, UNIX v.v …

13

Hình 2.3: Giao diện làm việc chính của phần mềm Netbackup

2.1.3 Lưu trữu và bảo vệ dữ liệu

Netbackup cung cấp cộng nghệ bảo mật dữ liệu một các linh hoạt bao gồm cả phương thức truy cập và kiểm soát ủy quyền và các phương pháp mã hóa trên các thiết bị lưu trữ băng, đĩa

Công nghệ nén mã hóa mềm dẻo, linh hoạt cung cấp một chế độ bảo mật cao nhất khi được truyền hoặc trong quá trình dữ liệu được lưu trữ

Với dữ liệu trên các client hãng đã cung cấp một phương thức mã hóa an toàn cao nhất cho dữ liệu trên các phương tiện lưu trữ trên đĩa - băng từ với nhiều thuật toán mã hóa, 128 bit

và 256-bit cũng như kế thừa phương pháp mã hóa 40-bit và 56-bit

2.1.4 Sao lưu phục hồi lại dữ liệu

Hình 2.4: Sơ đồ Backup and Restore của phần mềm Netbackup

2.2 Giải pháp Cloud Backup của hãng EMC

2.2.1 Mô hình tổng quát

Hình 2.5: Mô hình Cloud Backup tổng quát của hãng EMC

15

Hình 2.6: Kiến trúc ảo hóa mô hình Backup trong Cloud

* Ưu điểm trong ảo hóa Server Backup

- Làm giảm được dữ liệu nguồn

- Tối ưu được các file cốt lõi

- Cơ chế bảo vệ được tối ưu trong môi trường ảo hóa

- Tính hợp nhất giữa các server cao và đạt giá trị tối ưu trong môi trường ảo hóa

2.2.2 Cơ sở hạ tầng

2.2.2.1 Giải pháp phần cứng

Hình 2.7: Mô hình kết nối phần cứng

2.2.2.2 Giải pháp phần mềm

Hình 2.8: Giao diện làm việc chính của phần mềm EMC Avamar

17

Hãng sử dụng giải pháp EMC Avamar để giải quyết được 99% những thác thức về

Backup and Restore trên mạng LAN và WAN

2.2.3 Lưu trữ và bảo vệ dữ liệu

Xác thực và mã hóa bằng việc triển khai lưới truy cập được bảo vệ bằng cách đăng nhập bảo mật và xác thực host triển mạng lưới và các Daemon được chứng thực dựa trên Secure Sockets Layer (SSL) giao thức RSA 1024-bit khóa riêng Thông tin liên lạc được mã hóa bằng cách sử dụng AES-256 bit tăng cường bảo mật dữ liệu

Khóa các máy chủ cung cấp các mô-đun triển mạng và tính năng khác như mã hóa AES với các cơ sở an toàn để lưu trữ và khôi phục lại mật khẩu qua mạng Cơ chế này được thực hiện thông qua một hộp khóa giúp người dùng truy cập và quản lý dữ liệu an toàn Với các quản trị viên hộp khóa có thể chỉ định người dùng sẽ được phép lưu trữ, truy xuất hoặc xóa mật khẩu

2.2.4 Sao lưu phục hồi dữ liệu

Hình 2.9: Sơ đồ Backup and Restore của phần mềm EMC Avamar

2.3 Giải pháp Backup trên Cloud của NetAPP

2.3.1 Mô hình tổng quát

Hình 2.10: Mô hình kiến trúc tổng quan

2.3.2.2 Giải pháp phần mềm

Hình 2.11: Giao diện làm việc của phần mềm Netapp Integrated Backup

Hãng sử dụng giải pháp kết hợp giữa Syncsort and NetApp

2.3.3 Lưu trữ và bảo vệ dữ liệu

Multi-và đáng tin cậy được bổ sung để thêm Multi-vào trong kiểm soát truy cập

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG VÀ ÁP DỤNG GIẢI PHÁP BACKUP DỮ LIỆU TRÊN MÔ HÌNH CLOUD THỬ NGHIỆP VÀO TRƯỜNG

CAO ĐẲNG THỦY SẢN

1 Tìm hiểu cơ sở hạ tầng về công nghệ thông tin của trường

1.1Hạ tầng phần cứng

Nhà trường có 2 cơ sở đào tào chính đó là

Cơ sở 1 (cơ sở chính) ở: Chùa Dận - Đình Bảng – Từ Sơn – Bắc Ninh

Cơ sở 2 ở tại: Uông Bí – Quảng Ninh

I Hạ tầng IT ở cơ sở 1

a Hạ tầng IT tại khu A được chia như sau

+ Nhà trường chọn nhà cung cấp dịch vụ internet là Viettel và sử dụng đường truyền cáp quang để nối từ nhà cung cấp dịch vụ tới modem thông qua hai đường line với dung lượng như sau

Đường 1: dung lượng 50MB

Đường 2: dung lượng 30MB (đường cân bằng tải- Load Balanding)

+ Nhà trường đăng ký với nhà cung cấp dịch vụ 4 địa chỉ tĩnh

+ Sơ đồ nối các máy chủ trong phòng như sau

Hình 3.1: Sơ đồ kết nối hệ thống máy chủ trong phòng mạng tại cơ sở 1

+ Các khoa: Trường có 6 khoa, trung bình trong mỗi khoa có 4 máy tính để bàn

21

+Trường có 3 phòng thực hành tin học, mỗi phòng có 25 đến 30 máy tính Ba phòng thực hành được nối vào Switch do khoa CNTT quản lý

+ Phòng đào tạo: Trong phòng có 6 máy tính để bàn

+ Khối hành chính: Có 7 phòng trong đó bao gồm cả phòng hiệu trưởng và phó hiệu trưởng với tổng số là 12 máy tính để bàn

Các máy tính trong mỗi khoa, phòng, khối được nối với nhau tạo thành các mạng nội

bộ, tên của mỗi mạng nội bộ là tên của khoa, phòng, khối

Tất cả hệ thống mạng cục bộ của các khoa, phòng đào tao, khu hành chính đều được kết nối với hệ thống máy chủ thông qua Switch 2

Ngoài ra, nhà trường còn lắp thêm một hệ thống Wifi để phục vụ cho các máy tính xách tay của cả giáo viên và sinh viên

b Hạ tầng IT ở khu B (khu nuôi thủy sản nước ngọt Bắc Ninh)

Khoảng cách giữa khu A và khu B là 1,5km nên hệ thống mạng giữa hai khu này được nối với nhau bằng hệ thống cáp quang

Các máy tính được tập trung ở một số phòng sau:

- Phòng thư viện: Có 20 máy tính được nối trực tiếp vào Switch chính (Switch này để phân chia mạng ra các phòng ban khác)

- Phòng công tác học sinh – sinh viên có 5 máy tính được nối mạng cục bộ và được nối với phòng thư viện

- Các phòng thí nghiệm: Các máy tính này được nối với nhau thành một mạng riêng và được nối với phòng thư viện

II Trại nuôi thủy sản nước mặn Quảng Ninh (cơ sở 2)