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安全(quán)研究

前(qián)沿研究 科技(jì)创新

周(zhōu)俊:密码泛在化实践者之路(lù)

发布时间:2021-02-22

01  宏观政策为密码泛在化保驾护航


密码是保障网络空间安(ān)全的(de)核心技术(shù)和基础支撑。过去,密码主(zhǔ)要用来保护(hù)重要IT系统的(de)通信与存储安(ān)全(quán)问题,普(pǔ)通老百(bǎi)姓很少和它打交道。如今,密(mì)码已(yǐ)经(jīng)应用到各行各业,影响我们生活(huó)的(de)方方面面(miàn)。密码产品也从传统的密码机、密(mì)钥管理系统等整机形态(tài),衍生(shēng)发展为安全芯片、软件密码模块、IP核、密码板卡(kǎ)等(děng)不同形(xíng)态,密码和IT技术(shù)呈现融合发(fā)展的趋势,密码的服务化更是(shì)打破了密码产品的(de)形态(tài)限制。密码应(yīng)用已经呈现出多元化、融合化、泛在化等(děng)新特点。

近年来,我国不断健(jiàn)全密码(mǎ)相关的政策法规,先后制定和(hé)实施了网络安全(quán)法、密码法、36号文(wén)、GM/T0054、等保 2.0标准等(děng)系列法规政策标准,从顶层构(gòu)建了(le)密码与网(wǎng)信事(shì)业的宏伟蓝图。在(zài)宏观政策(cè)的指引下,我国密码(mǎ)事(shì)业经历了(le)从无到有、从初创到(dào)规范(fàn)完善的(de)阶段(duàn),取得了跨(kuà)越式的(de)发展,这也为全(quán)面推进密码工作和密(mì)码(mǎ)泛(fàn)在(zài)化应(yīng)用(yòng)奠定了坚实(shí)有力的基础。


02  安全(quán)风险呈(chéng)现(xiàn)泛(fàn)在化趋势


物联网、云计算(suàn)、5G、大数据、人工智能等创新技术正(zhèng)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带来的信息红(hóng)利的同时,也无形中打破了固有的网(wǎng)络(luò)边界(jiè),加剧了信息泛(fàn)在化的(de)发展趋势(shì)。物理世界(jiè)与信(xìn)息空间的泛在融合,也将(jiāng)物理(lǐ)空间的违法(fǎ)破坏行(háng)为引入虚拟世界,网络空间变得更加复杂。


信息技术的融合,既加速(sù)了信息化(huà)进程,也(yě)增大(dà)了(le)网络攻击的可能性,网络(luò)安全问题(tí)异常(cháng)严峻。近年来网(wǎng)络安(ān)全事件层出不穷、形(xíng)式各异,涉及到物联网安全、数(shù)据安全、虚拟化安(ān)全等方方面面。比如(rú),在物联网领域,视频监(jiān)控弱密码、偷拍、DDoS攻(gōng)击等(děng)事件(jiàn)屡见不鲜(xiān);大量智能门锁存在通信(xìn)监(jiān)听、门(mén)卡复制、APP攻击(jī)等安全风(fēng)险;传感器网络等无人值守设备(bèi)分布广泛,被攻破而不被(bèi)发现的事件也时常被事后报道。随着信息技术的(de)发展,网络安全风险加速扩(kuò)散,网络安(ān)全问(wèn)题已然泛化。



03  密码技术(shù)的泛在化应用思(sī)路


面对快速发(fā)展的(de)信息技术及泛在(zài)多变的网(wǎng)络安全需求,需(xū)要对网络空间进行(háng)体系性(xìng)的安全防护(hù)。密码是网(wǎng)络信息安(ān)全的核心(xīn)技术(shù),是整个(gè)网络信任体系的(de)基础支撑(chēng),依托密码技术在认证(zhèng)、加密等方面的重要作(zuò)用,构建(jiàn)以密码(mǎ)为基石的网(wǎng)络安全体系(xì),能够有力解决网络与(yǔ)信息安(ān)全(quán)问题。我(wǒ)们在开展具体密码工作时,需注意密码技(jì)术与业务应(yīng)用(yòng)的结合。在不同的业(yè)务场景(jǐng)中,应当采用不同(tóng)的密码技术(shù)路线或者组合。总的来说,包括经典密码技术、创(chuàng)新密码(mǎ)技术、前(qián)沿密码技术三个方面(miàn)。


经(jīng)典密(mì)码技术指的是常(cháng)见的对称(chēng)密(mì)码、PKI/CA公(gōng)钥密码(mǎ)及标识密码技术。这类密码(mǎ)技(jì)术属于(yú)基(jī)石(shí)性(xìng)技术,已经被广泛应用(yòng),能够解决传统信息系统(tǒng)安全认证与数据加密等问题。


我(wǒ)们重点想提(tí)一些创新(xīn)密码应用(yòng)的工作思路。我们在实践过程中(zhōng),发现诸如工(gōng)业控制、移动办公(gōng)、智能家居(jū)等(děng)新兴(xìng)场景(jǐng)都存在(zài)密码应用需(xū)求,然而(ér)受限于(yú)具体场景和环境(jìng),传统的密码技术往(wǎng)往无(wú)法直(zhí)接应用。此(cǐ)时,我们就需要转(zhuǎn)变思路,对(duì)密码应(yīng)用的方法进行创新和调整。第一种思路是“融”,即密码融合设计,在设计之初(chū)将密码流程(chéng)融入(rù)到业务应用及通信(xìn)协议中,避免后期堆叠密码设备带来的(de)性(xìng)能开销、系统损害等影响(xiǎng)。第二(èr)种(zhǒng)思路是“变”,我们对传统密(mì)码技术进行场景化的适配改造,以应对(duì)差(chà)异化的(de)密码需求,如轻量化密码协议、短证(zhèng)书等。第(dì)三种(zhǒng)思路(lù)是“合”,我们可(kě)以对加密、认证、授权、安全(quán)管理等(děng)功能(néng)进(jìn)行整合,以能力打包(bāo)的形式对接应(yīng)用(yòng)系(xì)统,提供“一揽子(zǐ)”的密码解决方案,减轻应(yīng)用的(de)密码(mǎ)集(jí)成难度,快速实现(xiàn)密码赋(fù)能。


密码技术在不断发展,学术界对零信任(rèn)、区块(kuài)链、安全多方计算、同态加(jiā)密(mì)、格密码、抗量子(zǐ)密码等(děng)前沿密码技术(shù)进行了广泛(fàn)的研究,部分成果(guǒ)已经应用到信息系统中,相信未来前(qián)沿密(mì)码(mǎ)技术会(huì)得到更加广泛和全面的(de)应用(yòng)。


04  终端(duān)侧的密(mì)码产(chǎn)品部署


终(zhōng)端种类众多、形态(tài)各(gè)异。不(bú)同种类的终端(duān)在价格成本、网络数据能力、软硬件架构等方面存在(zài)着巨大区别,终端侧的密码产品部署需求(qiú)也存在着差(chà)异性(xìng),需要因地制宜。


终端(duān)侧的密(mì)码产品部署主要涵(hán)盖三种形式:安装软件密码模块、内嵌硬(yìng)件密码模块以及(jí)外接安(ān)全网关。对于PC、手机(jī)、高性能(néng)嵌入(rù)式设备,我们可以部署软件(jiàn)密码(mǎ)模块,借助CPU的强大运算能力,实现(xiàn)高(gāo)性能的(de)密码(mǎ)运算,无需额外增加硬(yìng)件(jiàn)成本。面向智能门锁(suǒ)、车载控制器等安全性较高(gāo)的(de)终端,我们(men)可以采用设备内嵌密码硬件的方(fāng)式,包括板载安全芯片、内接密码模(mó)块(kuài)、使用基于(yú)密码的安全通信模组等,提供硬(yìng)件级安全(quán)防护能力,保障设备安全(quán)。针对微型传感器、大型进口(kǒu)设备、老旧IT设备等难以(yǐ)施行密码改造(zào)的场(chǎng)景(jǐng),我们可以接入安(ān)全网关,通过门卫式安全防护,保(bǎo)证设备的接入安全(quán)与通信安(ān)全问题。


05  密码(mǎ)的(de)服务化之道


近年来,越来越多的(de)应用迁(qiān)移上云(yún)。我(wǒ)们如果要(yào)分别对不同的信息(xī)系统进行(háng)密码应用,工作(zuò)量巨大,密码资源浪费严重(chóng)。此时,我们可以借助云化、虚拟化(huà)的(de)思想将(jiāng)密码能力服(fú)务(wù)化,按需(xū)提供密码(mǎ)资源(yuán),不(bú)同应用系统只需通过(guò)服务调(diào)用(yòng)的方(fāng)式即可安全地获(huò)取密码能(néng)力,从而快速实现密码应用改造。


一个可行的实践路线是构建密码服务平台。我所在的(de)卫士通公司作为(wéi)综合实力较强的密(mì)码企业,正在从传统密码产品提供商向平台(tái)型(xíng)安全服务提供商转型,密码服务平台便(biàn)是一个(gè)重要的抓手。密(mì)码服(fú)务平(píng)台不直接提供密码产(chǎn)品,面向应用提供场景化的密码服(fú)务,提(tí)升合规的密码应用(yòng)效率,降低应用(yòng)与密码对接的难度。我们看到,越来越多的政务云正在采用密码(mǎ)服务平台,实现云(yún)上应用(yòng)的(de)快速对接。可以预见(jiàn),密码服务是促(cù)进(jìn)密(mì)码泛在化落地的(de)重要且(qiě)有效(xiào)的技(jì)术路径(jìng)。


06  基础软硬件的内生安(ān)全机制

长久以来(lái),计算机系统基(jī)础软硬件的(de)安全(quán)及密码措(cuò)施(shī)都是各自为政,较为独立(lì)。如果(guǒ)要做(zuò)一个安全浏览器,我们(men)可能会在浏览器内(nèi)部集成(chéng)OpenSSL算法库;如果要做一个加(jiā)密数据库,我们可能为数据库配用密码硬(yìng)件;如(rú)果要做(zuò)安(ān)全启(qǐ)动(dòng),我们需要为计算(suàn)机(jī)配置TPCM、TCM等(děng)可信计算芯片。计算机系统各个软硬件之间(jiān)的密码能力缺乏协同,烟囱式存在(zài)。另外,各类软硬件厂商(shāng)自(zì)行建设密码,也存在着(zhe)合规性的问题。


我们在构建自主(zhǔ)信息系(xì)统(tǒng)时,可(kě)以从系统体系的角(jiǎo)度出发,使用(yòng)一套密码方案,贯通计算(suàn)机基础(chǔ)软硬件的各(gè)个环节(jiē),实现密码运算和可信计算(suàn)。基础此种思想(xiǎng),如卫士通与龙芯联合推出(chū)的(de)内(nèi)嵌安全SE的(de)国产(chǎn)处理器,打通了CPU、Bioses、操作系统(tǒng)、中间件、数据库、浏览(lǎn)器等各环节(jiē),构建了内生安全(quán)的基础软(ruǎn)硬件密码应用生态(tài)。


07  典型案例


分享两(liǎng)个(gè)场景化案例(lì)。一是视(shì)频融合通信,包含视频监控、直播、会商(shāng)等(děng)多种(zhǒng)业务模式。我们可以采(cǎi)用端到端的安全方式对视频终端、服务端(duān)进行(háng)密码改造,对大带宽、高清、多路(lù)、实时音视频进行加解密。GB35114便(biàn)是此(cǐ)类方式(shì)的标准化落地,未(wèi)来也将(jiāng)会有更多音视频密码应用的标准指导(dǎo)相关工作。二是物联网(wǎng)密码应用,我们可以(yǐ)建(jiàn)立覆盖物联网“端-边-网-云”的(de)密码应用体系。端,指的是物联网终(zhōng)端侧部(bù)署安全芯(xīn)片/软件密码模块等密码(mǎ)产品,实现终端安全防护;边,指(zhǐ)的(de)是提(tí)供安全边缘网关,安全接入物联网终端;网,指的是基于(yú)密码技术保(bǎo)障物联网通信安全;云,指的是(shì)物联网(wǎng)平台具备密码与安全(quán)能(néng)力(lì)。


08  密码应(yīng)用推进思考(kǎo)


密码事业的政策性(xìng)较强,我们密码(mǎ)工(gōng)作者(zhě)要时刻关(guān)注国家政策法规,尤其是(shì)中央、地方(fāng)、大型机关单位的商密规划,这将带来大量的密(mì)码泛在(zài)化建设项目(mù)。另外,随(suí)着等保2.0、密(mì)评工作的(de)广泛、有序开展,更多的细(xì)分领域将会开(kāi)展密(mì)码工(gōng)作,密码市场(chǎng)规模迅速扩(kuò)大。我们在(zài)专注(zhù)既(jì)有业务领域的同(tóng)时,应不断开拓新的行业用(yòng)户和业(yè)务领域,拓展(zhǎn)密码应(yīng)用的范围。


密码应用和(hé)改造需要达(dá)到什么程度?是否密码(mǎ)措施(shī)越多(duō)越好?如何让更多的行业(yè)用户、企(qǐ)业单位放(fàng)下对密码或安全的固有成见,愿意(yì)用(yòng)密码?这(zhè)些问题(tí)都值(zhí)得我们思(sī)考。我们在做密码应用和(hé)推广的时候,一(yī)定(dìng)要结合行业(yè)政策与应(yīng)用(yòng)实际,按(àn)需(xū)地开展密码应用,密码应用的(de)强度不能单一量化(huà),做(zuò)到合规的同(tóng)时(shí),保证相当的(de)安全(quán)性。


09  从业(yè)者建议


在密码泛(fàn)在化的背(bèi)景环境(jìng)下,我们从业者需要(yào)哪(nǎ)些方面的能力(lì)素(sù)养?我认为,至少需(xū)要三方面(miàn)的能力。第一(yī),完备的密码知(zhī)识。密码技术不断发展,我(wǒ)们需要广泛涉猎(liè)密码知识(shí),同(tóng)时也(yě)应(yīng)当潜心钻(zuàn)研一些重点的密码知识,尤其是(shì)我(wǒ)们工作中可(kě)能(néng)用到(dào)的密码技术(shù)。第二,全(quán)栈的密码设(shè)计能力。包括密码算法、产品化设计、接口(kǒu)对接(jiē)、协议优(yōu)化(huà)等等,只有具备(bèi)了(le)全栈(zhàn)的(de)设计能(néng)力,才(cái)能应(yīng)对(duì)复(fù)杂多变的情况(kuàng),准确地对密码方案进行优化和(hé)改造。第三(sān),快(kuài)速理解业务应用的(de)能力。密码和业(yè)务不能是“两张皮”,密码的设计必须(xū)基于(yú)业务实际,密码工作者应当(dāng)理解业务流程(chéng)并梳理出安全痛点及密码应用需求,才能做(zuò)好密(mì)码建设的实际工作(zuò)。


1月15日,人社(shè)部发文拟(nǐ)新增“密码(mǎ)技术应用(yòng)员”职业,并将其定(dìng)义为运(yùn)用密码技术,从事信息系统(tǒng)安(ān)全密码保障的架构设(shè)计、系统集成(chéng)、检测评估、运维管(guǎn)理、密码(mǎ)咨询(xún)等相(xiàng)关密码服务(wù)的人员(yuán)。“密码技(jì)术应用员”作为密码泛在化的(de)一个(gè)专门职业被正式提出(chū),这无疑会促进密码泛在化的(de)应用与(yǔ)推广工作(zuò)。同时(shí),作(zuò)为密(mì)码(mǎ)从业(yè)者(zhě)的我(wǒ)们,也应当参照“密码技术(shù)应用员”的要求积极(jí)提(tí)升个人能力。


10  密码(mǎ)泛在化的未(wèi)来


传统信息行(háng)业、新(xīn)技术业务领域快(kuài)速发展并(bìng)交相辉映(yìng),信息(xī)世界正朝着(zhe)相互(hù)渗透、多元发(fā)展的方向演进。我们有理由相信(xìn),未来,密码就是信息世界不(bú)可或缺的组件,密码也将作为(wéi)泛化信息(xī)世界的安全基石,有力保障信息世(shì)界的安全持续发展。密码(mǎ)人(rén),大(dà)有可为。


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