谷歌是世界上技術(shù)最牛的公司之一。谷歌內(nèi)部的網(wǎng)絡安全體系BeyondCorp是安全領(lǐng)域最知名的安全架構(gòu)之一。對于學習者來說，非常幸運的是，谷歌沒有把BeyondCorp當做秘密藏起來，而是發(fā)了6篇論文，事無巨細地介紹了BeyondCorp的技術(shù)架構(gòu)、資源配置、如何一步步上線、怎么給員工培訓……基本上，這6篇論文可以當做企業(yè)實施零信任的傻瓜式教程了。
我就是做零信任的，我設(shè)計產(chǎn)品的時候，常常會借鑒BeyondCorp的理念。我在實施項目的時候，也常常會碰到BeyondCorp團隊碰到過的問題。下面就是我對這BeyondCorp 6篇論文做的一次總結(jié)，也是對這幾年辛苦日子的一個紀念。
1、BeyondCorp的誕生
為什么谷歌會搞BeyondCorp呢？
因為谷歌在2009年曾經(jīng)受到過一次可能源自中國的嚴重網(wǎng)絡攻擊“極光行動”。谷歌的一名員工點擊了即時消息中的一條惡意鏈接，最后引發(fā)了一系列事件導致這個搜索引擎巨人的網(wǎng)絡被滲入數(shù)月，并且造成各種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)被竊取。
事后谷歌對安全事故進行了全面調(diào)查。結(jié)果幾乎所有調(diào)查報告都指出，黑客在完成攻擊之前，甚至之后，曾長期潛伏在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，利用內(nèi)部系統(tǒng)漏洞和管理缺陷逐步獲得高級權(quán)限，最終竊取數(shù)據(jù)。
分析調(diào)查結(jié)果，谷歌發(fā)現(xiàn)了自身存在一個嚴重的問題——對來自內(nèi)網(wǎng)的攻擊防護太薄弱。
做BeyondCorp之前，谷歌與大多數(shù)企業(yè)一樣，都是以防火墻為基礎(chǔ)劃分出企業(yè)內(nèi)網(wǎng)和公眾網(wǎng)絡的邊界，并基于此構(gòu)建安全體系。企業(yè)內(nèi)網(wǎng)被認為是可信的，為了便于開展日常工作，通常都不會對員工在內(nèi)網(wǎng)中訪問各種資源設(shè)置嚴格限制。如果員工出差或在家辦公而只能使用公共網(wǎng)絡，則需要先使用VPN接入企業(yè)內(nèi)網(wǎng)；如果員工要使用手機等移動設(shè)備辦公，也需要先配置VPN才能使用內(nèi)網(wǎng)辦公資源。
谷歌的經(jīng)驗證明了這種做法是錯誤的。
這種做法的問題在于一旦邊界被突破，攻擊者可以暢通無阻地訪問企業(yè)的內(nèi)部特權(quán)網(wǎng)絡。
隨著應用上云、移動辦公的流行，以及APT攻擊的泛濫，邊界的防護變得越來越難。例如谷歌遇到的極光行動，例如這兩年的勒索病毒……來自內(nèi)部的攻擊事件已經(jīng)成為大概率事件。內(nèi)部威脅成為最嚴重的威脅。
那么，要怎么防護內(nèi)部威脅呢？谷歌的答案是——BeyondCorp。
2、BeyondCorp的架構(gòu)
下圖是BeyondCorp架構(gòu)的主要組件。各組件之間相互作用，保證——只有通過嚴格認證的設(shè)備和用戶才能被授權(quán)訪問需要的企業(yè)應用。
從圖中可以看出BeyondCorp的幾個特點：
（1）谷歌大樓的內(nèi)網(wǎng)是無特權(quán)網(wǎng)絡。谷歌員工插上公司網(wǎng)線或連上wifi之后，只能連接互聯(lián)網(wǎng)和有限的基礎(chǔ)設(shè)施服務（如DNS、DHCP、NTP）。不能直接連公司內(nèi)部的業(yè)務系統(tǒng)。而且員工進行802.1x認證之后才能連上內(nèi)網(wǎng)。
（2）無論用戶身在谷歌大樓的內(nèi)網(wǎng)，還是咖啡館公共網(wǎng)絡，要連公司的內(nèi)部系統(tǒng)的話，都要通過“訪問代理”的驗證，才能訪問。訪問代理是面向互聯(lián)網(wǎng)的。
（2.1）訪問代理會驗證用戶的身份。用戶通過單點登錄系統(tǒng)（SSO）的雙因子認證來驗證身份。外化的單點登錄系統(tǒng)起到了一層防騷擾的作用，沒有通過身份驗證的人只能看到訪問代理，看不到后面的業(yè)務系統(tǒng)。
（2.2）訪問代理會驗證用戶的設(shè)備。只有企業(yè)采購并妥善管理的受控設(shè)備才能連接訪問代理。谷歌公司的設(shè)備通常會禁止用戶亂裝軟件，自動更新安全補丁和病毒庫。
（2.3）訪問控制引擎持續(xù)給用戶的信任等級打分。等級保持在“高級”的用戶才能通過訪問代理。例如，一個未安裝最新操作系統(tǒng)補丁的設(shè)備，其信任等級可能會被降低。一個從新位置訪問應用的用戶，其信任等級可能會被降低。而且用戶的等級是基于每個訪問請求隨時改變的。用戶一旦做了可疑操作會被立即降低信任等級。（信任等級的判斷是BeyondCorp中的核心，以后可以單開一篇文章來講）（2.4）用戶授權(quán)判定也往往參考用戶身份和設(shè)備的信任等級。例如，可以限制只有全職工程師、且使用工程設(shè)備才可以登錄谷歌的缺陷跟蹤系統(tǒng)；限制只有財務部門的全職員工使用受控設(shè)備才可以訪問財務系統(tǒng)。
（3）一切檢測都通過之后，訪問代理會將用戶請求轉(zhuǎn)發(fā)給后面的業(yè)務系統(tǒng)。客戶端和應用之間的流量被強制加密。訪問代理還提供負載平衡、應用健康檢查和DDoS防護等等功能。
3、用戶訪問流程
codereview.corp.google.com是谷歌工程師審核代碼用的系統(tǒng)。下面就以codereview網(wǎng)站為例，看看BeyondCorp體系是如何配置的，員工是如何使用的。
（1）首先配DNS。把codereview網(wǎng)站的域名在公共 DNS 中注冊，CNAME 指向訪問代理。用戶訪問該域名時會連接到訪問代理上。
（2）配置訪問控制規(guī)則。例如，限制只有最高信任等級的受控設(shè)備可以訪問、限制只有最高信任等級的全職和兼職工程師可以訪問。
（3）一位出差的工程師小明使用谷歌配發(fā)的筆記本電腦，接入機場的wifi，不用VPN，直接訪問企業(yè)內(nèi)網(wǎng)。（如果小明身在內(nèi)網(wǎng)，則電腦需與 RADIUS 服務器進行 802.1x 握手，并獲取設(shè)備證書。）（4）小明訪問請求指向訪問代理，筆記本電腦提供設(shè)備證書。
（5）訪問代理無法識別小明的身份，重定向到單點登錄系統(tǒng)。
（6）小明提供雙因素認證憑據(jù)，由單點登錄系統(tǒng)進行身份認證，頒發(fā)令牌，并重定向回訪問代理。
（7）訪問代理現(xiàn)在持有小明的設(shè)備證書和單點登錄令牌。
（8）訪問控制引擎進行授權(quán)檢查：確認小明是工程組成員、設(shè)備信任等級是高級、設(shè)備在受控列表中。
（9）如果所有檢查通過，則小明的請求被轉(zhuǎn)發(fā)到一個某個應用后端獲取服務。
（10）小明可以正常訪問內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)了。但是每次訪問行為都受到監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)異常，小明的電腦會被立即隔離，或者觸發(fā)二次認證。
4、BeyondCorp的好處
BeyondCorp增強了企業(yè)對抗內(nèi)部威脅的能力，持續(xù)檢測用戶可信級別，只允許合法設(shè)備連接內(nèi)網(wǎng)。具體來說BeyondCorp零信任安全可以提升對抗以下10大威脅的能力。
5、實施過程
谷歌2011年開始實施BeyondCorp，逐步推廣，2017年全公司都在使用BeyondCorp辦公。用6年時間，在不干擾用戶的情況下，完成如此大規(guī)模的任務，項目實施非常成功。6年時間積攢的實施經(jīng)驗可能比BeyondCorp架構(gòu)本身更加寶貴。
BeyondCorp團隊是如何得到管理層、公司其他部門的支持的呢？
（1）管理層：人人都恨VPN，推廣BeyondCorp的一個重要理由是——擺脫VPN，經(jīng)過身份認證的遠程用戶可以直接訪問企業(yè) Web 應用。向管理層證明，由此產(chǎn)生的生產(chǎn)力提升可以輕松超過BeyondCorp的實施成本。
（2）業(yè)務部門：把推廣的動機、基本原理、威脅模型以及所需成本形成文檔。然后，向每一個業(yè)務部門解釋遷移過程的價值和必要性。高度透明和對標準的清晰解釋幫助加深了與干系人的共識。讓他們充分參與到愿景及目標的規(guī)劃中。
（3）關(guān)鍵負責人：爭取到關(guān)鍵領(lǐng)域負責人的支持：安全、身份、網(wǎng)絡、訪問控制、客戶端和服務器平臺軟件、關(guān)鍵業(yè)務應用程序服務，以及第三方合作伙伴或IT外包等等。讓負責人梳理和確定各領(lǐng)域?qū)＜遥@得其承諾，并確保他們投入時間和精力。
（4）保持溝通：高層領(lǐng)導、團隊負責人和其他參與者會通過在線文檔、郵件組和定期會議（面對面的和遠程的）聯(lián)系，始終保持對當前進展和項目狀態(tài)的了解。
（5）組織內(nèi)部宣傳活動來提高大家對 BeyondCorp 的認識，比如推出了電腦貼紙、標識和口號，還在辦公室張貼隨處可見的文章。
取得了公司支持之后，下一步就是制定合理的推廣策略。
推廣BeyondCorp時，并不是逐步改造現(xiàn)有網(wǎng)絡，而是新建了一個環(huán)境，逐步把設(shè)備轉(zhuǎn)移到新的環(huán)境里。這樣始終保持了老環(huán)境是可用的，而且可以穩(wěn)步推進新環(huán)境的建設(shè)。
第一階段：用戶在內(nèi)網(wǎng)可以直接訪問業(yè)務系統(tǒng)。外網(wǎng)通過VPN訪問。
第二階段：用戶在老內(nèi)網(wǎng)可以直接訪問業(yè)務系統(tǒng)。新內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)可以通過“訪問代理”訪問。此時，DNS解析是分開的，內(nèi)部域名服務器直接指向應用，外部域名服務器指向訪問代理。
第三階段：用戶在老內(nèi)網(wǎng)、新內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)都可以通過“訪問代理”訪問。并且限制VPN的使用。網(wǎng)絡策略也逐步地由基于IP的策略變?yōu)橐揽啃湃蔚燃壏峙洳呗浴?/p>
有些系統(tǒng)在開發(fā)時，默認用戶永遠是直連的。這些系統(tǒng)需要進行改造之后才能遷移到“訪問代理”之后，接受保護。
所以在第二階段，首先遷移的是那些無需改造的系統(tǒng)及其用戶。
為了方便判斷哪些用戶符合遷移要求。谷歌開發(fā)了一個小工具。用戶安裝小工具之后，工具會記錄用戶所有訪問流量，如果用戶訪問的所有系統(tǒng)都已經(jīng)兼容BeyondCorp了。那么小工具會變成仿真模式，模擬新內(nèi)網(wǎng)的環(huán)境，讓該用戶試用。連續(xù)30天試用沒問題后，用戶會被自動遷移到新內(nèi)網(wǎng)。
同時這個小工具也會記錄哪些系統(tǒng)訪問量大，接下來開發(fā)團隊與系統(tǒng)所有者合作，優(yōu)先改造這些系統(tǒng)。
隨著遷移的系統(tǒng)越來越多，新員工默認會被分配到新內(nèi)網(wǎng)。
當用戶被選中進行遷移時，系統(tǒng)會自動給他們發(fā)送一封啟動郵件，內(nèi)含：
（1）明確時間安排
（2）遷移的影響
（3）常見問題答疑和加急服務點
（4）此外，還提供一個自助服務門戶網(wǎng)站，允許受業(yè)務關(guān)鍵時間節(jié)點約束的用戶延遲遷移。
通過這種方法進行過渡，用戶使用不兼容 BeyondCorp的應用不會感到不太方便；遷移壓力基本都在服務提供者和應用程序開發(fā)人員上。
在不到一年的時間里，超過 50%的設(shè)備遷移到了新內(nèi)網(wǎng)。
6、怎么做用戶教育和運維
在提高安全的急迫性與改變終端用戶的使用習慣之間總是存在矛盾。當基礎(chǔ)設(shè)施和工作流的改變威脅到生產(chǎn)力的時候，這種矛盾只會升級。在發(fā)展和穩(wěn)定之間取得平衡，與其說是科學，不如說是藝術(shù)。
（1）引導用戶使用BeyondCorp
對于許多新員工來說，BeyondCorp 模型這個概念是相當陌生的。他們習慣了通過VPN、公司專屬 WiFi、和其他特權(quán)環(huán)境來訪問他們?nèi)粘９ぷ魉璧馁Y源。
BeyondCorp 上線之初，許多新員工仍然會申請 VPN 接入。用戶過會習慣性地認為如果不在辦公室的時候需要工作，就是需要 VPN。
BeyondCorp 架構(gòu)師原本以為用戶不在辦公室，有遠程訪問需求時，會嘗試直接訪問內(nèi)網(wǎng)資源，并發(fā)現(xiàn)可以成功訪問。
然而事與愿違，遠程訪問需要申請 vpn 權(quán)限的用戶習慣根深蒂固。
后來，谷歌做了一個改進。在VPN的申請門戶上明確提醒了用戶 BeyondCorp 是自動化配置的，他們在請求 VPN 訪問之前應嘗試直接訪問他們需要的資源。
如果用戶跳過這個警告，BeyondCorp 團隊還會對用戶通過 VPN 隧道訪問的服務進行自動分析。如果用戶在過去 45 天內(nèi)沒有訪問過任何一個BeyondCorp 模式不支持的企業(yè)服務，就會收到一封郵件。郵件中會解釋，由于他們訪問的所有公司資源都支持 BeyondCorp。除非訪問了不支持 BeyondCorp 的服務，否則他們的 VPN 訪問權(quán)限將會在 30 天內(nèi)失效。
（2）入職培訓
顯然，在用戶開始谷歌的 IT 之旅時，就應該讓其盡早了解這種新的訪問模式，因此在新員工入職培訓時就會開始介紹 BeyondCorp。在培訓中，不會大段地講解模型的技術(shù)細節(jié)，而是關(guān)注最終的用戶體驗。強調(diào)用戶不需要 VPN，就可以“自動”獲得遠程訪問權(quán)限。
使用BeyondCorp非常容易。一旦驗證了必要的用戶憑證，就會自動獲取一個Chrome插件。從用戶的角度看，只要能夠看到插件中的綠色圖標，他們就可以訪問企業(yè)資源。
（3）技術(shù)人員的培訓
要在支持團隊中培訓一批技術(shù)人員，將他們培養(yǎng)成為 BeyondCorp 模型的專家和本地的主要接口人。這些受過專業(yè)訓練的技術(shù)人員有比其他部門同事更高的修復系統(tǒng)的權(quán)限。
作為 BeyondCorp 上線的第一批“觀察員”，他們會通過全球科技論壇、討論列表、午餐時間和辦公時間來給其他支持團隊做培訓。
谷歌鼓勵技術(shù)人員在發(fā)現(xiàn)問題后立即在內(nèi)部文檔中添加新的臨時變通辦法或修復手段，以便將解決問題的能力盡可能遍布全網(wǎng)，更有效地實現(xiàn)信息共享并獲得規(guī)模化支持。
（4）用戶自助修復
“為什么我的訪問被拒絕了？”這是遷移到BeyondCorp之后最常見的一個問題。除了培訓 IT 運維人員回答疑問之外，谷歌還開發(fā)了一種服務，它可以分析信任引擎的決策樹和影響設(shè)備信任等級分配的事件的時間順序，從而提出補救措施。這樣，有些問題用戶就可以自己解決了。
（5）用戶自助申請權(quán)限
如果一個資源要求特定群組成員才可訪問，門戶會提供群組名和一個鏈接。用戶可以點鏈接申請訪問權(quán)限。門戶在后臺查詢后端的訪問控制列表來判斷該資源的授權(quán)要求，與用戶當前部門比較，門戶前端將比較結(jié)果進行提示，并引導用戶用戶自助申請加入有權(quán)限的用戶組。
（6）錯誤頁面
BeyondCorp的錯誤提示頁面上會帶上用戶信息，這樣技術(shù)人員更容易排查。例如如果用戶信任等級不夠，錯誤提示彈窗中會展示用戶的設(shè)備、名稱，技術(shù)支持人員讓用戶截圖就可以獲取足夠的信息去后臺查詢該用戶的權(quán)限不足的具體原因了。
7、實施的難點
（1）系統(tǒng)對接
BeyondCorp能夠從廣泛的數(shù)據(jù)來源中導入數(shù)據(jù)。系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)源可能包括Active Directory、Puppet 和Simian，其他設(shè)備代理、配置管理系統(tǒng)和企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)也會輸入數(shù)據(jù)。還有括漏洞掃描系統(tǒng)、證書頒發(fā)機構(gòu)和諸如 ARP 映射表等網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施單元。每個數(shù)據(jù)源都可以發(fā)送設(shè)備相關(guān)的完整數(shù)據(jù)或增量更新數(shù)據(jù)。
BeyondCorp已經(jīng)從超過 15 個數(shù)據(jù)源中吸收了數(shù)十億的增量數(shù)據(jù)，速度約 300 萬條/天，總量超過 80TB。
許多數(shù)據(jù)源之間并不具備數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)所必須的“統(tǒng)一標識符”。例如，資產(chǎn)管理系統(tǒng)可能存儲資產(chǎn) ID 和設(shè)備序列號，而磁盤加密托管系統(tǒng)存儲硬盤序列號，證書頒發(fā)機構(gòu)存儲證書指紋，ARP 數(shù)據(jù)庫存儲 MAC 地址。這些數(shù)據(jù)只能在報告幾個或全部這些標識信息之后，才可能合并為一條記錄。
如果再考慮到設(shè)備的全生命周期，相關(guān)的信息及其關(guān)聯(lián)過程將更加一團糟，因為硬盤、網(wǎng)卡、機箱和主板都有可能被替換，甚至會在設(shè)備之間交換。另外，如果還存在人為的數(shù)據(jù)錄入錯誤，情況會更加復雜。
（2）協(xié)議支持
事實證明，BeyondCorp一開始只打算支持 HTTP 協(xié)議是完全不夠的，隨著項目的推進，不得不為更多的協(xié)議（其中多數(shù)都需要端到端加密，如 SSH）提供解決方案。支持這些協(xié)議通常需要對客戶端進行改造，以確保“訪問代理”能準確識別設(shè)備。
第三方軟件通常比較麻煩，因為它可能無法提供 TLS 證書，也可能其實現(xiàn)邏輯假設(shè)網(wǎng)絡總是直連的。為了適配這些軟件，谷歌設(shè)計了一種可以自動建立點到點加密隧道（使用 TUN 設(shè)備）的方案。軟件對隧道無感知，就像是直連到服務器一樣。
8、意外事件的處理經(jīng)驗
意外緊急情況主要有兩類：
（1）生產(chǎn)類緊急事件：由于服務訪問的邏輯鏈路上關(guān)鍵部件的中斷或失靈造成的緊急事件。
（2）安全類緊急事件：由于迫切需要撤回特定用戶的訪問權(quán)限造成的緊急事件。
快速推送安全策略是解決意外緊急情況的關(guān)鍵能力。比如，由于安全掃描設(shè)備可能尚未升級，檢測不出某種零日攻擊，但可以通過例外處理立即阻止某臺可能遭受零日攻擊的設(shè)備。
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安裝和維護可能并不容易，可以通過例外處理，直接為其分配適合的信任等級以確保正常訪問。
面對某些重要用戶訪問失敗的情況，也需要在后臺直接進行緊急處理，以便保證用戶工作能夠順利進行。
9、總結(jié)
BeyondCorp經(jīng)過這么多年的發(fā)展，已經(jīng)從一個前衛(wèi)的理念，變成了一個成熟的方案。之前BeyondCorp一直是谷歌內(nèi)部用。今年疫情，谷歌把BeyondCorp中的“訪問代理”抽象出來，做成了商業(yè)產(chǎn)品，在谷歌云上賣。不過國內(nèi)用起來肯定比較麻煩。國內(nèi)有不少廠商模仿BeyondCorp做了解決方案。大家有興趣的話，后續(xù)我也可以分享一些國內(nèi)產(chǎn)品。