云计算是基于网格计算、分布式计算等技术的新型计算及服务模式,实现了多租户的资源共享与按需分配。由于多租户高度共享云平台提供的存储、网络、计算等底层资源,给租户数据带来了信息泄露、非法访问、恶意攻击等安全风险,亟需研究安全的隔离技术来保证数据安全。现有的租户隔离技术存在隔离粒度粗、复杂度高等问题,并且租户数据分布在不同的共享资源中,缺乏一体化、多层次的租户数据安全隔离技术的设计。为此本文针对云计算下多租户的隔离管理与逻辑隔离访问、共享虚拟机中租户的边界识别与隔离、租户数据聚合推导控制等关键技术进行了深入研究,主要工作包括:1.提出了基于多维控制的多租户数据安全隔离模型。针对多租户数据在不同共享资源下面临的安全隔离问题,通过引入虚拟域、安全标签、安全通道等模型元素,设计逻辑存储隔离、虚拟网络隔离、进程操作隔离等安全约束,保证了不同隔离维度下租户虚拟域内外的安全隔离与交互;通过设计租户数据的安全接入、聚合推导、信息流流动、安全通道等控制规则,构建起独立、逻辑、多维度的租户虚拟隔离域,实现了租户数据的逻辑隔离访问,解决了多租户数据网络传输与操作的安全隔离与控制。最后利用基于TA-安全的非传递性无干扰理论,证明了模型的安全性,奠定了多租户安全隔离的理论基础。2.提出了基于L-DHT(Label-Distributed Hash Table)的多租户数据安全隔离方法。针对多租户管理复杂、资源映射不均,共享存储时数据泄露、交叉访问的问题,首先基于一致性HASH环,划分环上虚拟节点,依据租户标识哈希,完成租户资源的均衡映射,协商虚拟域安全标签,实现了对多租户的分布式隔离管理;然后通过数据存储标签与存储数据的绑定,标签谓词与租户访问属性的加密逻辑运算和匹配认证,实现了共享存储时多租户数据的快速检索与访问认证;最后通过设计数据包与数据控制标签绑定方法,并结合多租户的隔离管理和安全通道的建立,构建了租户的虚拟网络隔离域,解决了多租户数据网络访问的安全隔离问题。仿真实验结果表明映射算法能够更好地实现负载的动态平衡,并通过数据检索效率与访问安全性的对比分析,验证了该方法下租户访问数据的安全性与高效性。3.提出了基于边界识别的多租户敏感信息流动态控制方法。针对共享虚拟机中多租户服务间数据流干扰与交互而引起的信息泄露问题,通过分析租户操作日志,构建租户行为特征向量,基于脉冲神经网络的分类特性,设计了租户安全边界自动化识别算法,实现了租户服务需求动态变化时安全边界的动态标识;基于信息流控制,利用格结构形式化地定义了租户信息流安全标签,设计了租户信息流控制与调整规则,实现了多租户边界内外数据的自主、动态、安全的隔离与控制。仿真实验结果表明租户边界识别算法能够准确识别租户私有数据的安全边界,并借助无干扰理论证明了多租户边界间数据的安全无干扰。4.提出了基于粒分析的多租户数据聚合推导方法。针对租户数据共享存储时存在的信息聚合推导而引起的泄密问题,首先提出一种基于粒引力的租户数据聚类算法,依据租户数据属性形成数据粒,通过计算粒质量与粒引力,构建起粒特征与特征值矩阵,实现了对租户相似数据的精确聚类;通过设计租户数据近似集动态更新算法,实现了租户数据变化时数据粒的动态聚类;通过设计一种聚合信息敏感性的推演算法,建立相似粒子云,依据属性模糊集可能性测度以及粒对敏感粒子云的贡献度,推演了出相似数据聚合推导出敏感信息的可能性。实验结果表明数据聚类算法及动态更新算法具有较高的聚类精度和效率,并且推演算法具有较高的推演准确率,为租户相似数据聚合控制策略的制定提供了依据。