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安全研究

前沿研究 科技创(chuàng)新

周(zhōu)俊:密码泛在化实践者之(zhī)路

发布时(shí)间:2021-02-22

01  宏(hóng)观政策(cè)为密码泛(fàn)在化保驾护(hù)航


密(mì)码是保障网络空间安全(quán)的核心技术和(hé)基础(chǔ)支撑。过去,密(mì)码(mǎ)主要用(yòng)来保护重要IT系统的(de)通信与存储安全(quán)问题,普(pǔ)通老百姓很(hěn)少(shǎo)和它打交(jiāo)道。如今,密码已经应用到各(gè)行各业(yè),影(yǐng)响我们(men)生活的(de)方方(fāng)面面。密码产品也从传统的密码(mǎ)机(jī)、密钥管理系(xì)统等整机形态,衍生发展为安全芯片、软(ruǎn)件(jiàn)密码模块、IP核、密码板卡(kǎ)等不同形态,密码和IT技术呈现融合发展的(de)趋势,密码的服务化(huà)更是打破了密码产品的形态限制。密码应(yīng)用已(yǐ)经呈现出多元化、融合化、泛在(zài)化等新(xīn)特点(diǎn)。

近年来,我国不断健全密码(mǎ)相关的政策法规,先后制定和实施了网络安全法(fǎ)、密(mì)码法、36号(hào)文、GM/T0054、等保 2.0标准(zhǔn)等系列(liè)法规政策标准,从顶层构建了(le)密码与网信事业的宏伟蓝图(tú)。在宏观(guān)政策的指引下,我国密码事业经历了从无到有(yǒu)、从初创到规范完(wán)善的阶(jiē)段,取得了跨越式的发(fā)展,这也为全面推进密码工作和密码泛在化应用奠(diàn)定了坚实有力的(de)基础(chǔ)。


02  安全(quán)风险呈现泛在化趋(qū)势(shì)


物联网、云计算、5G、大数据、人工智能等创新技术正在(zài)加速驱动物理世界与(yǔ)信息(xī)世(shì)界的融合。我们(men)在享受高(gāo)新技(jì)术带来(lái)的信息红利的同时,也无形中打(dǎ)破了固有的(de)网络边界,加剧了信息泛(fàn)在化(huà)的(de)发(fā)展趋势。物理世(shì)界(jiè)与信息空间的泛在(zài)融合,也将物理空(kōng)间的(de)违法破坏(huài)行为(wéi)引入虚拟世界,网络空间(jiān)变得更加复杂。


信息技术的(de)融合,既(jì)加速了信息化进程,也增大(dà)了网(wǎng)络攻(gōng)击的可能性,网络安全问(wèn)题异(yì)常严峻。近年来网络(luò)安全事件层出不穷、形式各异,涉及到物联网(wǎng)安(ān)全、数(shù)据安全、虚拟化安全等方方(fāng)面面。比(bǐ)如,在(zài)物联网(wǎng)领域,视频监控弱密码、偷拍(pāi)、DDoS攻击(jī)等事件屡见(jiàn)不(bú)鲜;大量(liàng)智能门锁存在通信监(jiān)听、门卡复(fù)制、APP攻击(jī)等安全风(fēng)险(xiǎn);传感(gǎn)器网络(luò)等无人值守设备分布广泛,被攻破而(ér)不(bú)被发现的事件(jiàn)也时常被事后报道。随着信息技术的发展,网络安(ān)全风险加速扩散,网络(luò)安全问(wèn)题已然泛化。



03  密码技术的泛在化应用思(sī)路


面对(duì)快速发展的(de)信息技术(shù)及泛在多变的网络安全需求,需要对网络(luò)空(kōng)间进(jìn)行体系性的安全防护。密(mì)码是网络信息安全的核心(xīn)技术(shù),是整个网络信任体系(xì)的基础支撑,依托密(mì)码技术在认证、加密等(děng)方面(miàn)的重要作用,构建以密码为基(jī)石的网络安全体系,能够有力解决网络与信息安全问题。我们在开展具体密码工作(zuò)时,需注意密码技术(shù)与业务应用的结合。在不同的(de)业(yè)务场景中,应(yīng)当采用不同的密(mì)码(mǎ)技术路线或者组合(hé)。总的来说,包括经典密码技(jì)术、创新(xīn)密码技术(shù)、前沿密码技术三个方面。


经典密码技术指的是常见的对称密码、PKI/CA公钥(yào)密码及标识密码技术。这类密码技术属于基(jī)石性(xìng)技术,已经被(bèi)广泛应用,能够解(jiě)决传(chuán)统信息(xī)系统(tǒng)安全认证与数(shù)据加密等问题。


我们重点想(xiǎng)提一些创新密码应(yīng)用的工作思路。我们在实(shí)践过程中,发现诸如工(gōng)业控制、移动办公、智能家(jiā)居等新兴场景都(dōu)存在密码应用需(xū)求,然而(ér)受(shòu)限于(yú)具体场景和环境,传统的(de)密码技术往往无法直接应用(yòng)。此(cǐ)时(shí),我们就需要转(zhuǎn)变思路,对密码应用的方法(fǎ)进行创新和调整。第一种(zhǒng)思路是“融”,即密码融合设计(jì),在设计之(zhī)初将密码流程(chéng)融入到业务应用及通信(xìn)协(xié)议中,避(bì)免后期堆叠密码设备带来的性能(néng)开销(xiāo)、系统损害等影响。第二种思路是“变”,我(wǒ)们(men)对传(chuán)统(tǒng)密码技(jì)术进行(háng)场景(jǐng)化(huà)的适配改造(zào),以应对差异化的密码需求,如轻(qīng)量化密码协议、短证(zhèng)书(shū)等。第三种(zhǒng)思路是“合”,我们可以对加密、认证、授权、安全管理(lǐ)等功能进行整合,以能(néng)力打包的形式对接(jiē)应(yīng)用系统,提供“一揽子”的密(mì)码解决方案,减轻应用的密码集成难度,快速实现密码赋能。


密码技术在(zài)不断(duàn)发展,学术界(jiè)对零信任、区(qū)块链、安全多方计(jì)算、同态加密、格密(mì)码、抗(kàng)量(liàng)子密码等前沿密码技(jì)术进行(háng)了广(guǎng)泛的研究,部分成(chéng)果已经应用到信息(xī)系统中,相信未来前沿密(mì)码技(jì)术会(huì)得到更加(jiā)广泛和全面的(de)应用。


04  终端侧的密码产品部(bù)署


终端种类众多、形态各异。不(bú)同种类(lèi)的终端在价(jià)格成本、网络数据能(néng)力、软硬件架构(gòu)等(děng)方(fāng)面存在着巨大区别,终端侧(cè)的密码产品部署需求也存在着差异性,需要因地制宜。


终端侧的(de)密码产品部署(shǔ)主要涵盖三种形式:安装软件密码模块、内嵌(qiàn)硬件密码模块以及外接安(ān)全网关。对于(yú)PC、手机、高性能嵌入(rù)式设备,我们(men)可(kě)以部署软(ruǎn)件(jiàn)密(mì)码模块,借(jiè)助CPU的强大运算能力,实现高性能的(de)密码运算,无需额外(wài)增加硬件(jiàn)成本。面向智(zhì)能门锁、车载控制器(qì)等安全性较高的终(zhōng)端,我(wǒ)们可以采用设(shè)备内嵌密码硬件的方(fāng)式(shì),包(bāo)括板载安全芯(xīn)片、内接密码模块、使用基于密码的安全(quán)通信(xìn)模组等(děng),提供硬(yìng)件级安(ān)全防护能(néng)力(lì),保障设(shè)备(bèi)安全(quán)。针对微型传(chuán)感器、大型进口设备、老旧IT设(shè)备等难以(yǐ)施行(háng)密码改造的场景,我(wǒ)们可以接入安(ān)全网关,通过门卫式(shì)安全防护,保证设备(bèi)的接入安全与通信(xìn)安(ān)全问题。


05  密码的服务(wù)化之道


近年来,越(yuè)来越多的应用迁移上(shàng)云。我们如果要分别对不同的信(xìn)息系统进行(háng)密码应用,工作量巨大,密码(mǎ)资源浪费严重(chóng)。此时,我们可以借助云化、虚拟化的思想将密码(mǎ)能力服务化,按需提供密码资(zī)源,不(bú)同应用(yòng)系统只需通(tōng)过服务(wù)调用的方式即可安全地获取密码能力,从(cóng)而快速实现密码应用改造(zào)。


一个可行的实践路线(xiàn)是(shì)构建密码服务平台。我(wǒ)所在(zài)的(de)卫士(shì)通(tōng)公(gōng)司作为综(zōng)合(hé)实力较强的密码企业,正(zhèng)在从传(chuán)统密码产品(pǐn)提供商向平台型(xíng)安全(quán)服务(wù)提供商转型,密码(mǎ)服务平台(tái)便(biàn)是(shì)一(yī)个重要的(de)抓手。密码服(fú)务平台不(bú)直(zhí)接提(tí)供密码产品,面向(xiàng)应(yīng)用提供场景化的(de)密码(mǎ)服务,提升(shēng)合规的(de)密码应用效率,降低应(yīng)用与密码对(duì)接的难度。我们看到,越来越(yuè)多的政务(wù)云正在(zài)采用密码服务平台,实现云上应用的快(kuài)速对接。可以预(yù)见,密码服务是促进密(mì)码泛在化(huà)落(luò)地的(de)重要(yào)且有效的技术路径(jìng)。


06  基础软硬件的内生安全机(jī)制

长久以来,计算机系统基础软硬件的(de)安全(quán)及密码措施都是各自为政,较(jiào)为独立。如果要(yào)做(zuò)一个安全(quán)浏览器,我(wǒ)们可能会在浏览器(qì)内(nèi)部集成OpenSSL算法库;如果要做一个加(jiā)密数(shù)据库,我们(men)可(kě)能为数据库配用密码硬件(jiàn);如果要做安全(quán)启动(dòng),我(wǒ)们需要为计算机配置TPCM、TCM等可信计算芯片。计算(suàn)机系统各个软硬(yìng)件之间的密(mì)码能力缺乏(fá)协同,烟囱式存在。另外(wài),各类软硬件厂(chǎng)商(shāng)自行(háng)建设(shè)密码,也存在着(zhe)合规性(xìng)的问题。


我们在构建自(zì)主信息系(xì)统(tǒng)时,可以从系统体系的(de)角(jiǎo)度出发,使用一套密(mì)码(mǎ)方案(àn),贯通计算机基(jī)础软(ruǎn)硬件的各(gè)个(gè)环节,实(shí)现密(mì)码运(yùn)算(suàn)和可(kě)信(xìn)计算。基础此种(zhǒng)思想,如卫(wèi)士通与龙芯联合推出(chū)的内(nèi)嵌安全SE的国产处(chù)理器,打通(tōng)了(le)CPU、Bioses、操作系统、中间件、数据库、浏览器(qì)等各环节,构建(jiàn)了内生安全(quán)的(de)基础软硬(yìng)件密码(mǎ)应用生态。


07  典型(xíng)案例


分享两个场景(jǐng)化案例。一是视频融合通信,包含视(shì)频监控、直播、会商等多种业务模式。我们可以采用端到端的安(ān)全(quán)方式对视频终端、服务端进行密码(mǎ)改造,对(duì)大带宽、高清、多路、实时音视(shì)频进行加解密。GB35114便(biàn)是此类方式的标准化(huà)落地,未来(lái)也将会有更多音视频密(mì)码应(yīng)用(yòng)的标准指(zhǐ)导相关(guān)工作(zuò)。二是物联网(wǎng)密码(mǎ)应用,我们可以建立覆(fù)盖物联网“端-边-网(wǎng)-云”的密码应用体系。端,指的是物(wù)联网终端侧部署(shǔ)安全芯片/软件密码模块等密码(mǎ)产品,实(shí)现终端安全防护;边,指的(de)是提供安全边缘网关,安全接入物联网终端(duān);网,指的(de)是基于密(mì)码技术保障物联网通信安全;云,指(zhǐ)的是物联(lián)网(wǎng)平台具备(bèi)密码与安全能力。


08  密码应用推进思考


密码事业的政策性较强(qiáng),我们密码(mǎ)工作者要时刻(kè)关注国家(jiā)政策法规,尤其是中央、地(dì)方(fāng)、大型机关单位的商(shāng)密规(guī)划,这将带(dài)来大量(liàng)的密码泛在化建(jiàn)设项目(mù)。另外,随着等保2.0、密评工作(zuò)的广(guǎng)泛、有序开展,更(gèng)多(duō)的细分领域将会开(kāi)展密码工(gōng)作,密码市场规模迅速扩大。我们(men)在专注既有业务领域的同时,应不断(duàn)开拓新的行(háng)业用户和业(yè)务领域,拓(tuò)展密码(mǎ)应用的范围。


密码应用和改造需要达到什(shí)么(me)程度?是(shì)否密码措(cuò)施越多越好?如何让更多的行业用户、企业单位放下对密码(mǎ)或安全的固有成见,愿意用密码?这些问题都值得我们思考。我们在做(zuò)密码应用和推广的时候,一(yī)定(dìng)要(yào)结合行业政策与应用实际,按需地开展密码应用(yòng),密码应用(yòng)的强度不能单一量化,做到合(hé)规的同时,保证相当的安全性。


09  从业者建议


在密码泛在(zài)化的背景环境下,我(wǒ)们从业者需(xū)要哪(nǎ)些(xiē)方面的(de)能力素养?我认为,至少需要三方面的能力。第(dì)一,完备的密(mì)码知识。密码(mǎ)技术(shù)不断(duàn)发展(zhǎn),我们需要(yào)广泛涉猎密码(mǎ)知识(shí),同时也应当潜心钻研一些(xiē)重点的(de)密码知识,尤(yóu)其是我们工作中可能用(yòng)到的密码技术。第二,全栈的(de)密(mì)码设计能力(lì)。包括(kuò)密码算法、产品化(huà)设计、接口对接、协议优化等等,只有具(jù)备了全栈的设(shè)计能力,才(cái)能应对(duì)复杂多变的情况,准确地对密码(mǎ)方案进(jìn)行优化和改造。第三,快速理解业务应(yīng)用的能力(lì)。密码和业务不(bú)能是“两张皮”,密码的设计必须(xū)基(jī)于(yú)业(yè)务实际,密码工(gōng)作者应(yīng)当理解业务(wù)流(liú)程并(bìng)梳理(lǐ)出安全痛点及密码应(yīng)用需求,才能做好密码建设的实(shí)际工(gōng)作。


1月15日,人社部发文拟新增“密(mì)码技术应用员”职业,并将其(qí)定(dìng)义为(wéi)运用(yòng)密(mì)码技术,从事信(xìn)息系统安(ān)全密码保(bǎo)障的架构设计、系(xì)统集成、检(jiǎn)测评估、运维管理、密码咨询等相(xiàng)关密码服务的人员。“密码技术应用员”作为(wéi)密码泛在化的一个专门职业被正式提出,这无疑会促进密(mì)码泛(fàn)在(zài)化的应用(yòng)与推广工作。同时,作为密码从业者的(de)我们,也(yě)应当参照(zhào)“密码(mǎ)技(jì)术应用员”的(de)要(yào)求积极提升个(gè)人能(néng)力。


10  密码泛在化的未来


传统信息行业、新技术业务(wù)领域快(kuài)速(sù)发展并交相辉映(yìng),信(xìn)息(xī)世界正朝着相互渗透、多元发(fā)展的方(fāng)向演进(jìn)。我们(men)有(yǒu)理(lǐ)由相信,未来(lái),密码就是信息世(shì)界不可或缺的组件,密码(mǎ)也将作为泛化信(xìn)息世界的安全(quán)基石(shí),有力(lì)保障信(xìn)息世界的安全持(chí)续(xù)发展。密码人,大有可为。


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