微分段Microsegmentation简介

微分段Microsegmentation简介

微分段（Microsegmentation）是一种细粒度的安全策略，通过将数据中心网络中的工作负载细分为多个独立的安全区域，从而增强网络的安全性。每个区域内部的通信受到严格控制，以防止潜在威胁在网络中的横向移动（东西向流量）。

什么是微分段？

大型船舶的甲板下方通常被分成多个舱室，每个舱室都不透水，并且可以与其他舱室隔离开来。这样，即使一个舱室因漏水而被水填满，其余舱室仍保持干燥，船仍能漂浮。

网络微分段的概念与此类似：网络的一个部分可能会遭到入侵，但它可以很容易地与网络的其余部分隔离开来。

• 传统的网络注重的是对外服务的流量（南北流量），一般使用防火墙的安全设备防护边界，默认认为内部均是安全的。
• 而微分段则侧重于网络的内部安全，微分段将网络划分为较小网段或区域，并对每个网段使用精细的安全控制。这使企业能控制网络内的“东西向”横向流量，并在应用或工作负载层面减少潜在的攻击面

工作负载是在网络上运行的计算或处理单元，工作负载可以是应用、服务或进程

微分段的防范措施

1. 基于网络虚拟化：
   • 以VxLAN网络，通过对报文进行分组，并结合分组间的策略来控制流量。其核心思想是将网络中的终端设备（如虚拟机、物理服务器等）划分为不同的安全组（Endpoint Group，EPG），并定义组间访问策略，从而实现细粒度的访问控制。本文主要介绍这种方式的微分段，以华为的方式为视角
   • 以NGFW，NGFW 具有应用程序感知能力，使它们能够在应用程序层分析网络流量。
2. 基于软件/代理，在进入网络之前就进行微分段的配置，使得不用修改网络设备的配置。（例如VMWare NSX、Cisco Tertation Analytics）
3. 基于云原生，利用云服务提供商中嵌入的功能（例如，Amazon 安全组、Azure 防火墙或 Google Cloud 防火墙）。

微分段的防护层级

• 应用分段
  应用分段通过制定安全策略，控制对特定应用资源（如数据库、API 和 Web 服务器）的访问来保护各应用，从而防止未授权访问和数据泄露。应用分段还允许组织执行最低权限访问控制，确保用户和应用只能访问执行特定任务所需资源。
  

• 层级分段
  层级分段能保护 Web 层、应用层、数据库层等应用堆栈的不同层级，以防止攻击者在应用堆栈内横向移动并访问敏感数据或资源。

• 环境分段
  保护网络中的不同环境或区域，如开发、测试和生产环境，使企业能够对这些环境实施严格的访问控制，并确保仅获授权用户和应用能访问敏感数据和资源。

• 容器分段
  容器分段能保护容器化环境中的单个容器或容器组，从而减少攻击面，防止攻击者在容器环境中横向移动。如果没有适当分段，容器可能访问彼此的数据和配置文件，从而引起安全漏洞。

基于容器的微分段
这里主要介绍基于网络的微分段，以下是我认为还可以的介绍材料：
什么是微分段？- paloalto
零信任与微分段
这篇文章适合关联零信任、云、虚拟化、微分段等知识：
零信任安全，从微分段做起 - smartx
虚拟化平台的微分段
这篇文章以VMWARE虚拟化平台为视角，以不经由网络设置的微分段为内容，也很适合阅读：
云化环境安全微分段功能及实现 - vmware

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基于网络的微分段

以华为的网络微分段为视角切入，其他方向请参考其他文章或本文其他链接。

微分段基本工作机制

微分段借鉴了安全设备Security Zone的概念，将数据中心业务单元按照一定的原则分组，然后通过分组间策略实现流量控制

微分段的角色

• EP(End Point)：承载业务的实体，如虚拟机、裸金属、终端设备等，基于IP地址、MAC地址、VM名、应用等分组策略。
• EPG（End Point Group）：对服务器、虚拟机等承载业务的EP实体进行的分组，按照所属EPG分组不同，服务器可以分成以下几类：
  • 未知EPG分组成员：不属于任何EPG分组的服务器（如VM5、VM6）。
  • EPG分组成员：属于任一EPG分组的服务器（如VM1、VM2、VM3、VM4）。
  • EPG分组的组内成员：属于同一个EPG分组的服务器（如VM1和VM2，或VM3和VM4）。
  • 不同EPG分组的成员：属于不同EPG分组的服务器（如VM1和VM3等）。
    
• GBP（Group Based Policy）：基于EPG分组的流量控制策略，可基于EPG分组+协议号+端口号配置，规定了EPG分组内部、EPG分组之间、以及EPG分组和未知分组之间的策略：
  • 默认策略1：未知EPG分组成员的默认访问所有，包括已知组和未知组
  • 默认策略2：EPG分组成员的默认访问控制策略为deny，组成员和组成员之间不能互访
    

  组内成员之间互访策略不同型号存在差异，6881为none即使用策略2，组内成员也不能互访
  对于CE6857EI、CE6857E、CE6857F、CE6865EI、CE6865E、CE8861EI、CE8868EI，EPG分组的组内成员的默认访问控制策略固定为permit，且不可修改，也即相同EPG分组的成员可以相互访问。
  对于CE6881、CE6881K、CE6881E、CE6863、CE6863E、CE6863K、CE6820、CE5881，缺省情况下，EPG分组的组内成员的默认访问控制策略为none（可修改）

华为的微分段是在目的Leaf进行判断，VMware NSX的微分段则是在源Leaf进行判断（deny流量不进物理网络）

VxLAN的额外字段

华为的微分段目前仅支持应用在VxLAN网络中，是根据对报文进行分组后的组标识结合组标识间策略来控制流量。

• G bit：该位默认为0，当此标志位为1时，表示VxLAN报文头中通过Group Policy ID字段携带EPG ID
• Group Policy ID：当G标志位为1时，Group Policy ID字段值为EPG ID

业务链分组与传输策略

1. 若源端Leaf存在源和目的分组信息以及组间策略，则在源端Leaf处理业务流量
2. 若源端Leaf仅存在源IP分组信息，目的端存在目的IP分组信息、组间策略，则在目的Leaf处理业务流量
3. 若源端Leaf不存在源IP分组信息，目的端存在分组信息、组间策略，则在目的Leaf匹配未知组策略
4. 若源端Leaf存在源IP分组信息，目的端不存在目的IP分组信息、组间策略，则在目的Leaf匹配未知组策略
5. 若源端Leaf存在源IP分组信息，目的端存在目的IP分组信息，不存在组间策略，则在目的Leaf丢弃业务报文

场景1：三层报文本地转发场景

1. Leaf1收到VM1发送给VM2的报文后，从报文中获取源IP地址（192.168.10.1）和目的IP地址（192.168.10.2）。
2. Leaf1根据源IP地址按照最长匹配原则查找TCAM（ternary content-addressable memory，三重内容寻址内存）表项，获取源端VM1所属的EPG组号（EPG1），根据目的IP地址查找路由表信息，发现目的端VM2也连接在Leaf1下面，报文只需进行本地转发。因此，Leaf1根据目的IP地址，按照最长匹配原则查找TCAM表项，获取目的端VM2所属的EPG组号（EPG2）。
3. Leaf1根据源端VM1所属的组号（EPG1）和目的端VM2所属的组号（EPG2），查找TCAM表项，获取这两个组之间的GBP策略（GBP1），并按照GBP策略对报文进行流量控制。

在本例中，这两个组之间的GBP策略是deny，因此Leaf1将报文丢弃。

查询TCAM：

场景2：三层报文跨设备转发场景

1. Leaf1收到VM1发送给VM3的报文后，从报文中获取源IP地址（192.168.10.1）和目的IP地址（192.168.30.3）。
2. Leaf1根据源IP地址，按照最长匹配原则查找TCAM表项，获取源端VM1所属的EPG组号（EPG1）。
3. Leaf1根据目的IP地址查找路由表信息，发现目的端VM3连接在对端Leaf2下面，报文需进行VXLAN封装后，经由VXLAN隧道进行跨设备转发。在进行VXLAN封装时，Leaf1将VXLAN报文头中的G标志位置1，并将源端VM1所属的EPG组号（EPG1）封装在VXLAN报文头的Group Policy ID字段中，然后把经过VXLAN封装的报文发送给对端Leaf2。
4. Leaf2收到Leaf1发送的VXLAN报文后，对VXLAN报文进行解封装，发现其中的G标志位置1，则从Group Policy ID字段中获取源端VM1的EGP组号（EPG1）。Leaf2根据VXLAN报文的内层目的IP地址（192.168.30.3），按照最长匹配原则查找TCAM表项，获取目的端VM3所属的EPG组号（EPG3）。
5. Leaf2根据源端VM1所属的组号（EPG1）和目的端VM3所属的组号（EPG3），查找TCAM表项，获取这两个组之间的GBP策略（GBP3），并按照GBP策略对报文进行流量控制。

在本例中，这两个组之间的GBP策略是deny，因此Leaf2将报文丢弃。

微分段的约束：

• 仅支持在分布式VXLAN三层网关组网使用微分段特性。

  V200R019C10之前版本，微分段特性仅对VXLAN Overlay网络的、IPv4的三层已知单播流量有效。
  微分段特性对VXLAN Overlay网络的、IPv6的三层已知单播流量有效。

• 微分段特性不支持编号为0的EPG分组，该值为无效的EPG分组编号:

• 同一个成员仅能加入一个EPG分组。

  云上/虚拟化的组策略，则可以匹配多个，满足且的关系即可。（实际这两者是有区别的）

常见的微分段与其他技术的对比与关联

特性/概念	网络分段	微分段	防火墙策略	应用依赖性	虚拟网络
网络划分	较大网段，根据功能或位置	较小网段，使用独特安全策略	控制网段间流量	影响微分段策略实施	在物理网络内创建隔离环境
流量方向	北南向（客户端到服务器）	东西向，提供精细控制	网络内外流量控制	-	-
安全策略	网络层面	单个工作负载或应用层面	预定规则过滤	-	-
零信任	不涉及	强制实施	不涉及	-	-
实施前提	-	需映射应用依赖性	-	-	-
硬件依赖	传统物理网络模式	-	-	-	使用软件连接，无需硬件

配置指南

参考华为官方的微分段配置指南：
CloudEngine 8800, 7800, 6800, 5800 V200R019C10 配置指南-安全