边缘云计算安全相关技术研究进展

　　本文从边缘云计算的概念提出，相关产业联盟、社区和标准组织的形成出发，重点围绕边缘云计算环境下的认证、容器安全隔离、可信硬件支持等技术研究进展进行综述，并讨论未来发展方向。

　　导读：边缘云计算主要适用于移动互联网、物联网和工业互联网等应用场景，具有海量接入、复杂异构和资源受限等特征。但是，在边缘云计算备受关注和快速发展的同时，它也面临了放置地点人员复杂、安全机制薄弱、硬件安全能力不足等新的安全问题。为此，本文从边缘云计算的概念提出，相关产业联盟、社区和标准组织的形成出发，重点围绕边缘云计算环境下的认证、容器安全隔离、可信硬件支持等技术研究进展进行综述，并讨论未来发展方向。

　　1、引言

　　随着云计算、物联网、人工智能、5G通信等新技术的快速发展，边缘计算的概念被提出，并受到学术界和工业界的广泛关注。

　　边缘计算是一种新型的计算模式，它将计算与存储资源部署在更贴近移动设备或传感器的网络边缘，能够极大地缓解网络带宽与数据中心的压力，增强服务的响应能力，并且能够保护隐私数据，减少敏感数据上传和在云端共享的风险。边缘计算技术的出现，将云计算的能力拓展至距离终端最近的边缘侧，实现云边端的统一管控，因此又产生了边缘云计算的概念。边缘云计算能够有效发挥5G技术的海量接入、低延迟、高带宽等优势，赋能智慧城市、智能制造、智慧家庭等价值场景，具有巨大的应用前景。

　　近年来，针对如何构建边缘云计算平台，人们已经开始了一些相关探索与实践。其中，卡内基梅隆大学研发的Cloudlet为移动计算用户提供“小云”服务，使用虚拟机来隔离不同应用的运行环境，将OpenStack扩展到边缘计算平台，使分散的小云可以通过标准的OpenStack API进行控制和管理。美国威斯康星大学研发的ParaDrop主要面向智能电网、车联网、无线传感执行网络等物联网应用场景，在物联网网关中植入单片机，使其具备通用计算能力，并使用容器技术来隔离不同应用的运行环境。网关上所有应用都由云端控制，并对外提供API，用户通过Web页面与应用进行交互，Web服务由云端提供，而传感器采集的原始数据则都存储在网关上，保护了用户的数据隐私。佐治亚理工学院研发的PCloud将本地､边缘以及云上的资源通过网络连接，并由特殊的虚拟化层STRATUS将资源虚拟化，构成资源池，PCloud将边缘资源与云资源有机结合，使二者相辅相成、优势互补。此外，AWS的Greengrass解决方案、电信领域正在推进的多接入边缘计算（MEC）服务、华为的IEC/IEF和阿里的LinkEdge等，都在开始加快边缘云服务的部署与应用。

　　但是，与云计算相比，边缘云计算主要面向移动计算、物联网和工业互联网应用，具有海量接入、复杂异构和资源受限等特征。因此，在边缘云服务模式备受关注和快速发展的同时，边缘计算平台也将面临许多新的安全威胁，包括边缘计算节点容易被伪造、边缘容器的安全隔离机制不足容易导致主机被攻击、边缘应用/微服务的安全防护机制薄弱和缺乏硬件安全支持能力，容易导致用户代码和数据被窃取或篡改等，这将大大制约边缘云计算服务模式的发展与应用。因此，边缘云及安全问题引起了国内外工业界和学术界的广泛关注。

　　鉴于此，本文将从国内外边缘计算及安全相关联盟、社区和标准组织，以及国内外边缘计算安全相关技术研究进展展开分析和调研，并讨论相关的技术挑战和未来展望。

　　2、边缘云计算安全相关工业联盟、开源社区和标准组织

　　2.1 国外相关组织

　　2014年，欧洲电信标准协会（ETSI）成立移动边缘计算（Mobile Edge Computing，MEC）规范工作组，推进移动边缘计算标准化工作。2016年，ETSI将边缘计算的概念扩展为多接入边缘计算（Multi-Access Edge Computing），将MEC从电信蜂窝网络扩展至其他无线接入网络（如WLAN）。2017年7月，ETSI发布了标准化应用程序接口（API），以支持边缘计算的互操作性。其中，推动MEC设备的监管、安全及计费问题是今后MEC方面的工作重点之一。

　　2015年，英特尔、华为、沃达丰与美国卡内基梅隆大学联合成立了开放边缘计算联盟（Open Edge Computing Initiative，OEC），微软、VMWare、诺基亚、NTT等相继加盟，主要致力于推动边缘计算生态系统发展，提供边缘计算关键参考架构、应用展示，建立真实的边缘计算测试和试验中心。同年，ARM、思科、戴尔、英特尔、微软和普林斯顿大学共同成立了开放雾联盟（Open Fog Consortium），旨在通过开发开放式架构，解决产业之间互操作性、可扩展性等，分享最佳实践，加快雾（Fog）计算和边缘计算技术的普及。