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        安全研究

        前(qián)沿研究 科技创新

        周(zhōu)俊(jun4):密(mì)码泛(fàn)在(zài)化实践者之(zhī)路

        发布时间(jiān):2021-02-22

        01  宏观政策为密码泛在化保(bǎo)驾护航


        密码是保(bǎo)障网络空间安全(quán)的核(hé)心技术和(hé)基础支撑。过去,密码(mǎ)主要用来(lái)保护重要IT系统(tǒng)的通(tōng)信与存储安全问题,普通(tōng)老百姓(xìng)很少和它打(dǎ)交道(dào)。如今(jīn),密码已经应用到各(gè)行各业,影响(xiǎng)我们生活的方方面面。密码产品也(yě)从(cóng)传统的密码机、密钥管理系统等整机形态,衍生发展(zhǎn)为安全芯片(piàn)、软件密码模块、IP核、密码板卡等不同形态,密(mì)码和IT技术呈(chéng)现融合发展的趋势,密码的(de)服务化更是打破(pò)了密码产品的形态限制。密码应用(yòng)已经呈(chéng)现(xiàn)出多(duō)元化、融合化、泛在化等新特点。

        近(jìn)年来,我国不断健全密码相关的(de)政策(cè)法规(guī),先(xiān)后制定和实施了网(wǎng)络安全法、密码法、36号文(wén)、GM/T0054、等保(bǎo) 2.0标准等系列法(fǎ)规政策标准,从顶层构建(jiàn)了密码与网信事业的(de)宏伟蓝图。在宏观(guān)政策的指引下,我国密(mì)码事业经历(lì)了从无到有、从(cóng)初创(chuàng)到规范完善的阶段,取得了跨越式的发展,这也为全面推进(jìn)密码(mǎ)工作(zuò)和(hé)密码泛在化应用(yòng)奠定了坚实(shí)有力的基(jī)础。


        02  安(ān)全风险呈现泛在(zài)化趋势


        物联网、云计算、5G、大数据、人工智能等创(chuàng)新技术正在加(jiā)速驱动物理世界(jiè)与信息世界的融合。我们在享受高新技术(shù)带来的信息红利的同时,也无形中打(dǎ)破了固有的网络边界,加剧(jù)了信(xìn)息泛(fàn)在(zài)化的(de)发展趋势。物理世界与信息空间的泛在融合,也将物理空间的违法破(pò)坏行(háng)为引(yǐn)入虚拟(nǐ)世界,网络空间变得更加复杂。


        信息技(jì)术的融(róng)合,既加速了信息化进程(chéng),也增(zēng)大了网络攻击的可能性(xìng),网络(luò)安全问(wèn)题异常严峻。近年来(lái)网络(luò)安(ān)全事件层(céng)出不(bú)穷(qióng)、形式各异(yì),涉及到(dào)物联(lián)网安全、数(shù)据安全(quán)、虚(xū)拟化安全(quán)等方方面(miàn)面。比如(rú),在物联网领域,视频监控弱密码(mǎ)、偷拍、DDoS攻击等(děng)事件(jiàn)屡见(jiàn)不鲜;大量智能门(mén)锁存在(zài)通信监听、门(mén)卡复制、APP攻击(jī)等安(ān)全风(fēng)险;传感器网络等无人(rén)值守设(shè)备分布广泛,被攻破而(ér)不被(bèi)发现(xiàn)的(de)事(shì)件也时(shí)常(cháng)被事(shì)后报道(dào)。随着信息技术的发展(zhǎn),网络安全(quán)风(fēng)险加速(sù)扩散,网络安(ān)全问题已然泛化。



        03  密码(mǎ)技术的泛在(zài)化应用思路


        面对快速发(fā)展的信息技术及(jí)泛在(zài)多变的网络安全需求,需要对网络(luò)空间进(jìn)行(háng)体系性的安全防护。密码是(shì)网络信(xìn)息安全的核心技(jì)术,是整个(gè)网络信任体系的基础(chǔ)支撑,依托密码技(jì)术在(zài)认证、加密(mì)等方面的重要作(zuò)用,构建以密码为基石的网(wǎng)络安全(quán)体系,能够(gòu)有力(lì)解决网络与(yǔ)信息安全问题。我们在(zài)开展具体密码工作(zuò)时,需注意密码技术与业务应用的(de)结合。在(zài)不同(tóng)的业务(wù)场(chǎng)景中,应(yīng)当采(cǎi)用不同的密码技术路线或者组合。总的来说,包(bāo)括经典密码(mǎ)技术、创新密(mì)码(mǎ)技(jì)术(shù)、前(qián)沿密码技术三个方(fāng)面。


        经典密码(mǎ)技术指的是常见的对称(chēng)密码、PKI/CA公(gōng)钥(yào)密码及标识(shí)密码技术。这(zhè)类密码技术属于(yú)基石性技术,已经被广泛应用,能够解决传统信息系统安全认证与数据加密等(děng)问题(tí)。


        我们重点想提一些创新密码应(yīng)用的工作思路。我们(men)在实践(jiàn)过程中,发现(xiàn)诸如工(gōng)业控制(zhì)、移动办(bàn)公、智能(néng)家居等新兴场景都存(cún)在密码应用需求,然而(ér)受限于(yú)具体场景和环境(jìng),传(chuán)统的密码技术往往无(wú)法直接应用(yòng)。此(cǐ)时,我(wǒ)们(men)就需要转变思路(lù),对密码应用的方(fāng)法进行创新(xīn)和调整。第一种(zhǒng)思路是“融”,即密码融合设计,在设计之(zhī)初(chū)将密码流程融入到(dào)业务应用及通信协(xié)议中,避免后期堆(duī)叠密码设备带来的性能开销(xiāo)、系统损害等(děng)影(yǐng)响。第二种思路是“变”,我们(men)对传(chuán)统密码技术进行场(chǎng)景化的适配改造,以(yǐ)应(yīng)对差异化(huà)的密码需求,如轻量化密码(mǎ)协议(yì)、短证(zhèng)书等。第三种思路是(shì)“合”,我们可以对(duì)加密、认证、授权、安全管理等功能进行整合,以能力(lì)打包的(de)形(xíng)式对接应用(yòng)系统,提供“一(yī)揽子(zǐ)”的密码解决方(fāng)案,减轻应(yīng)用的密码集成难度,快速实(shí)现密码(mǎ)赋能(néng)。


        密码技术在不断发展,学术界对零信任、区(qū)块链、安全多方计算(suàn)、同态(tài)加(jiā)密、格密码(mǎ)、抗量子密(mì)码(mǎ)等前沿密码(mǎ)技术进行了广泛的研(yán)究(jiū),部分成果已经应用到信息系统中,相信未(wèi)来(lái)前沿密码技术会得到更加广泛和全面的应用。


        04  终端侧的密码产品(pǐn)部(bù)署(shǔ)


        终端(duān)种类众多(duō)、形态各(gè)异。不同(tóng)种类的终端在价格成(chéng)本(běn)、网络数据能力、软硬件架(jià)构等方面存在着巨大区别,终端侧的密(mì)码产品部(bù)署需求(qiú)也(yě)存在着差异性,需(xū)要因地制宜。


        终端侧的密(mì)码产品部署主要涵盖三(sān)种形式:安(ān)装软件密码模块、内嵌硬件密码模块(kuài)以及外(wài)接安(ān)全网关。对于(yú)PC、手机、高性能嵌入式设备,我们可以部署软件(jiàn)密码(mǎ)模块,借(jiè)助CPU的强大运(yùn)算能力,实现高性能(néng)的(de)密码(mǎ)运算,无需额外增加硬件成(chéng)本(běn)。面向智能门锁、车载控(kòng)制器等安全性较高的终端,我们(men)可以(yǐ)采用设备内嵌密码(mǎ)硬(yìng)件的方式(shì),包括板载安(ān)全芯片、内接密码模(mó)块、使(shǐ)用(yòng)基(jī)于密码的安全通信模组(zǔ)等,提供硬(yìng)件级(jí)安全防护能力,保障(zhàng)设备安全。针对微型(xíng)传(chuán)感器、大型进口设备、老旧IT设备等难以(yǐ)施行密(mì)码(mǎ)改造的场景,我们可以接入安全网(wǎng)关,通过门卫式安全防护(hù),保(bǎo)证设备的(de)接入安全与通信安全问题。


        05  密(mì)码的服务化之道


        近年来,越(yuè)来越多的应用迁移上云。我们如果要(yào)分别对不同的信息系(xì)统进行密码应用,工作量巨大,密码资源浪费严重(chóng)。此时,我们可以借(jiè)助(zhù)云(yún)化、虚拟化的思想将密码能力服务化,按需提供密码(mǎ)资源,不同应用系(xì)统只需通过服务调用的方式(shì)即可安全地获取密码能力,从(cóng)而快速实现密码应用改造。


        一个(gè)可行的实践路线是构建密(mì)码服务平台。我所在的卫士(shì)通公司作为(wéi)综(zōng)合实力较强(qiáng)的密(mì)码企(qǐ)业,正在从传统密码(mǎ)产品提(tí)供商向平台型(xíng)安全服(fú)务提供商(shāng)转型,密码服务平台便是一个重要(yào)的抓(zhuā)手。密码服务平台不(bú)直接提供密(mì)码(mǎ)产品,面向应用(yòng)提供场景化的密(mì)码服务,提升合(hé)规的(de)密码应(yīng)用效率,降(jiàng)低应用与(yǔ)密码对接的难度。我们看到,越来越(yuè)多的政务云正在(zài)采用(yòng)密码服务平台,实(shí)现云上应(yīng)用的快速对(duì)接。可以预见(jiàn),密码服务是(shì)促进密码泛在化落地的重要且有(yǒu)效的技术路(lù)径。


        06  基础(chǔ)软硬件的内生安全机(jī)制

        长久以来(lái),计算机系统基础软硬件(jiàn)的安全及密(mì)码(mǎ)措施(shī)都是各自为(wéi)政,较为独立(lì)。如果要做一个安全浏览器(qì),我们可(kě)能会在浏览器内部集成(chéng)OpenSSL算法库;如果要做一个加(jiā)密数据库,我(wǒ)们可能(néng)为数据库(kù)配用密码硬件;如果要做(zuò)安(ān)全启动,我们需要为计算机配置TPCM、TCM等(děng)可信计(jì)算芯片。计(jì)算(suàn)机(jī)系统各(gè)个软硬件之间的密码能力缺乏协同,烟囱(cōng)式存在。另外,各类软硬件厂商自行建设密码,也存(cún)在着合规(guī)性的(de)问题。


        我们(men)在构建(jiàn)自主(zhǔ)信息系统时,可以从系统体(tǐ)系(xì)的角度出发,使用一(yī)套密码方(fāng)案(àn),贯通(tōng)计算机基础软硬件的各(gè)个(gè)环节,实现密码运(yùn)算和可信计(jì)算。基础(chǔ)此种思(sī)想(xiǎng),如卫士通与龙芯联合推出的内嵌安全(quán)SE的(de)国(guó)产处(chù)理器,打通了CPU、Bioses、操作(zuò)系统、中间(jiān)件、数(shù)据库、浏览器等各环节(jiē),构建了内生安全的基础软(ruǎn)硬(yìng)件(jiàn)密码应用生态。


        07  典型案(àn)例


        分享(xiǎng)两个场景(jǐng)化案例(lì)。一是视频(pín)融(róng)合通信(xìn),包(bāo)含视(shì)频监(jiān)控、直播、会商等多种业务模式。我们(men)可以采用端到(dào)端(duān)的安全方式对视频终端、服务(wù)端进(jìn)行密(mì)码(mǎ)改造,对(duì)大带(dài)宽、高清、多路、实时音视频(pín)进行加解(jiě)密。GB35114便是此类方(fāng)式的标准化落地,未来也将会(huì)有更多音视(shì)频密码应用的标准指导相(xiàng)关工作(zuò)。二是物联网密码应用,我们可以建立覆盖(gài)物联网“端-边-网-云”的密码应用体系。端,指的是(shì)物联网终端侧(cè)部署安全芯片/软件密码模块等密码产品,实现终端安全防护;边,指的是提供安全边缘(yuán)网关,安全接入物联网终端;网,指的是基于密码技(jì)术保障物联网通信(xìn)安(ān)全(quán);云,指的是物联网平台(tái)具备密(mì)码(mǎ)与安(ān)全(quán)能力。


        08  密码应用推进思考


        密码(mǎ)事业的政策性较强,我们密(mì)码工作(zuò)者要时刻关(guān)注国家政策法规(guī),尤其是中央(yāng)、地方、大型机关单位的商密规划,这将带来大量的密码泛在化(huà)建设项目。另外(wài),随着等(děng)保2.0、密评工作的广泛、有序开展,更多的细分领域将会开展密码工(gōng)作,密码市场规(guī)模迅速扩大。我们在专注既有业务领域的同时,应不(bú)断开拓新的(de)行(háng)业用户和业务领域,拓展密码应(yīng)用(yòng)的范围。


        密码应用和改造(zào)需要达到什(shí)么程度?是(shì)否密码措施(shī)越多越(yuè)好?如何让更多的行业用户、企业单位放下(xià)对密码或(huò)安(ān)全的固有成见,愿意用密码?这些问题都值得我们思考。我们在做密码(mǎ)应用和推广(guǎng)的时候,一(yī)定要结合(hé)行业(yè)政策与应用(yòng)实际,按需地开展密(mì)码应用(yòng),密码应(yīng)用的强度不能单(dān)一(yī)量(liàng)化,做到合规的同时,保证相当的(de)安全性。


        09  从业者建议


        在(zài)密码泛在化的背景环(huán)境(jìng)下,我们从业者需要哪些方面的能(néng)力素养?我认为,至少需(xū)要三方(fāng)面的能力。第一(yī),完备(bèi)的密(mì)码知识。密码技术不断发展,我们需(xū)要广泛涉(shè)猎密码知(zhī)识,同时也应当潜心钻研(yán)一些重点的密码知识,尤(yóu)其是我们工作(zuò)中可(kě)能用(yòng)到的(de)密码技术。第二,全栈的密码设计能力。包括密码算法、产品化设(shè)计、接口对接、协议优化(huà)等等,只有(yǒu)具备了全栈的设计(jì)能力(lì),才能应对复杂多变(biàn)的情况,准确地对密码(mǎ)方案进行优化和改造。第三,快速理解(jiě)业务(wù)应用的能(néng)力(lì)。密(mì)码和业务不能是“两张皮(pí)”,密码的设计(jì)必须基于业务实际,密码(mǎ)工(gōng)作(zuò)者应当理解业(yè)务流程(chéng)并梳理出(chū)安全痛点及(jí)密码应用需求(qiú),才能做好密(mì)码建(jiàn)设(shè)的(de)实际工(gōng)作。


        1月15日,人社部发文(wén)拟(nǐ)新增“密(mì)码技术应用员”职业,并将其定义为(wéi)运用(yòng)密(mì)码技术,从事信息系统安全密码保障(zhàng)的(de)架构设计、系统集成、检测评估、运维(wéi)管理、密码咨询等相关密码服务(wù)的人员。“密码技术应用员”作为密码泛在化(huà)的一个专门(mén)职业被正式提出(chū),这(zhè)无(wú)疑会促进密码泛在化的应用(yòng)与推广工作。同(tóng)时,作为密码从业者(zhě)的我(wǒ)们(men),也应当参(cān)照“密码(mǎ)技术应用员”的要求积极(jí)提升(shēng)个人能力。


        10  密码(mǎ)泛在化的未来


        传(chuán)统信(xìn)息(xī)行业、新技术(shù)业(yè)务领域快速发展(zhǎn)并交相辉(huī)映(yìng),信息世界正朝着相(xiàng)互渗透、多元(yuán)发展的方向演(yǎn)进。我们有理由相信(xìn),未(wèi)来,密(mì)码(mǎ)就是信息世界不可或缺的组件,密码也将作为泛化信息世界的安全基石,有力(lì)保(bǎo)障信息世界的安(ān)全持续发展(zhǎn)。密码人(rén),大有可(kě)为。


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