新時代密碼工作 | 掌握核心密碼技術(shù)，推動安全芯片產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化

在當前迅猛發(fā)展的信息化時代，信息數(shù)據(jù)已經(jīng)成為核心資產(chǎn)，個人隱私與數(shù)據(jù)安全越來越受到重視。不管是個人、企業(yè)還是國家，都高度關(guān)注個人隱私和數(shù)據(jù)安全保護工作。若要在最大程度上保障數(shù)據(jù)隱私和安全，采用安全芯片是一種行之有效的手段。

一、安全芯片，全面保障數(shù)據(jù)安全

安全芯片是指符合可信賴平臺模塊標準(TrustedPlatform Module，TPM) 的芯片，是一個可獨立進行密鑰生成、加解密的裝置，內(nèi)部擁有獨立的處理器和存儲單元，可存儲密鑰和特征數(shù)據(jù)，為電腦提供加密和安全認證服務。用安全芯片進行加密，密鑰被存儲在硬件中，被竊的數(shù)據(jù)無法解密，從而保護商業(yè)隱私和數(shù)據(jù)安全?？傮w說來，安全芯片具有存儲、管理密碼、加密以及加密硬盤的任意分區(qū)等強大功能，是重要敏感數(shù)據(jù)的載體和最后一道堡壘，是保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)計算的最終可信運算設(shè)備。安全芯片的特性體現(xiàn)在三個方面。第一，安全芯片能將設(shè)備中涉及個人隱私、知識產(chǎn)權(quán)的敏感數(shù)據(jù)存儲起來，進行加密保護。第二，數(shù)據(jù)加解密的處理過程都是在芯片內(nèi)部，不會造成信息外泄。第三，在安全芯片內(nèi)部是通過硬件方式實現(xiàn)的真隨機數(shù)，并非軟件方式的偽隨機序列，可確保在設(shè)備和云端通信的過程中，同樣的數(shù)據(jù)在不同時間、不同批次的上報中獲得不同的隨機密匙，以防范通信鏈路上的竊聽攻擊。安全芯片的核心在于密碼。密碼是保障網(wǎng)絡安全的核心技術(shù)，密碼算法和密碼產(chǎn)品的自主可控是確保我國信息安全的重中之重。實現(xiàn)密碼產(chǎn)品自主可控軟硬件全國產(chǎn)化替換，是防止后門漏洞的有效方法，也是保障網(wǎng)絡安全的重要舉措。隨著我國商用密碼技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，建立國產(chǎn)自主商用密碼體系迫在眉睫。作為一家專注于信息安全的高科技企業(yè)，方寸微電子持續(xù)在安全芯片領(lǐng)域開拓，推動加密技術(shù)創(chuàng)新，為我國信息安全體系建設(shè)提供有力支撐。

二、任重道遠，安全芯片開拓前行

我國的安全芯片的發(fā)展大致可分為三個階段，分別是1990 年到 2002 年的探索發(fā)展階段，2002 年到 2007 年的縱深發(fā)展階段，以及 2008 年至今的全面普及階段。我國智能安全芯片從電信 IC 卡起步，始于二十世紀九十年代。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展之初，我國智能安全芯片缺乏技術(shù)與產(chǎn)能，全面依靠進口產(chǎn)品。1997 年，中國啟動“909 工程”，在此政策的推動下，1999 年，中國第一條 8 英寸晶圓生產(chǎn)線建成投產(chǎn)。20 世紀末21 世紀初，我國智能安全芯片市場開始逐漸出現(xiàn)自主產(chǎn)品。21 世紀初，電信 IC 卡在我國智能安全芯片的應用中起到了至關(guān)重要的作用。2004 年，我國正式開始為居民換發(fā)內(nèi)置非接觸式 IC 智能芯片的第二代居民身份證。二代身份證的大規(guī)模更新?lián)Q代，使得智能安全芯片市場容量爆發(fā)式增長，同時向縱深發(fā)展，市場從無序走向有序。在這一時期，我國芯片晶圓的產(chǎn)能高速擴張，為國內(nèi)智能安全芯片的發(fā)展提供了堅實的產(chǎn)能保障。2009 年，黨中央首次提出要實現(xiàn)社會保障一卡通，社?？ǔ蔀槔^電信 IC 卡、第二代居民身份證后另一主流 CPU 卡，為近年 CPU卡的發(fā)展起到了積極推動作用。未來隨著銀行 CPU卡及其他帶有信息儲存及身份識別功能的 IC 卡的普及，智能安全芯片領(lǐng)域市場份額還將進一步增長。我國安全芯片從電信 IC 卡起步，經(jīng)歷身份證卡、社?？ㄒ约敖鹑?IC 卡，已經(jīng)在安全認證領(lǐng)域比肩國際領(lǐng)先企業(yè)。與此同時，我們也應清醒認識到，國產(chǎn)安全芯片的未來仍然任重而道遠，技術(shù)壁壘是當前橫亙在國產(chǎn)安全芯片發(fā)展道路上的巨大障礙。另外，作為技術(shù)密集型企業(yè)，當前在智能安全芯片領(lǐng)域的國際領(lǐng)先企業(yè)都有大量自主研發(fā)的知識產(chǎn)權(quán)，國內(nèi)的新晉企業(yè)難以在短時間內(nèi)實現(xiàn)技術(shù)趕超。同時，國內(nèi)安全芯片產(chǎn)業(yè)主要集中在產(chǎn)業(yè)鏈的中下游，處于被動地位。尤其是在當前我國科技發(fā)展受到打壓遏制的國際環(huán)境下，安全芯片產(chǎn)業(yè)受制于人的被動地位更為明顯。因此，雖然國家在政策方面大力扶持產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但產(chǎn)業(yè)的升級更需要業(yè)內(nèi)企業(yè)的持續(xù)精進，以實現(xiàn)安全芯片國產(chǎn)化，具備核心加密技術(shù)。隨著萬物互聯(lián)時代的到來，以及社會資本大量進入安全芯片行業(yè)，安全芯片的需求也被迅速拉動，再加上近期芯片行業(yè)的國產(chǎn)化替代趨勢，未來幾年國內(nèi)安全芯片廠商將迎來發(fā)展的黃金窗口。安全芯片產(chǎn)業(yè)需要不斷的在服務、研發(fā)、人才等方面加大投入，從而使國內(nèi)的安全芯片產(chǎn)業(yè)保持高質(zhì)量發(fā)展，早日將信息隱私和數(shù)據(jù)安全的主動權(quán)掌握在自己手中。

三、面向市場，持續(xù)進行技術(shù)創(chuàng)新

芯片是否安全有兩個維度的評估，一個維度是芯片自身的安全防護能力，是否能抵抗侵入式、半侵入式物理攻擊，能否檢測和防御故障注入、側(cè)信道攻擊等；另一個維度是基于芯片的安全服務，如啟動時安全、密碼算法引擎、真隨機數(shù)發(fā)生器、密鑰管理、物理防克隆等服務。方寸微電子致力于高端密碼處理器、高性能網(wǎng)絡安全芯片的研發(fā)，掌握了保證芯片全生命周期安全的核心技術(shù)，并進行了多項創(chuàng)新，主要包括適配自主可控的RISC-V 架構(gòu)的 IP 核、安全啟動、可信啟動、安全診斷、安全存儲、安全密碼算法引擎、硬件安全模塊（HSM）、可信執(zhí)行環(huán)境（TEE）等。密碼算法引擎是安全芯片的核心模塊，在方寸微電子全系芯片中，都已集成密碼算法引擎，可以滿足市場從低端到高端安全產(chǎn)品的各種需求。方寸微電子在密碼算法引擎的設(shè)計上實現(xiàn)了五個實用型功能。一是高速，通過采用自研的高效并行計算算法，在同時鐘頻率、同模塊面積、同功耗下，各算法的性能提升了一倍。二是支持的密碼算法種類豐富，實現(xiàn)了絕大部分國內(nèi)、國際密碼算法。三是高擴展性，每種密碼算法運算單元采用模塊化設(shè)計，通過集成不同數(shù)量的運算單元來便捷地改變算法性能，用以滿足不同場景的需求。四是高安全性，通過在RTL 層增加隨機掩碼來抵御各種物理攻擊，通過算法引擎內(nèi)部總線的加解擾、ECC 校驗、CRC 校驗來保證內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院驼_性，達到國密二級和 EAL5+ 的要求。五是支持異步、并發(fā)操作，在某些對算法性能要求極高的產(chǎn)品中，如高端密碼卡，上層軟件采用多線程、高并發(fā)的方式來使用密碼模塊，通過采用專利技術(shù)，算法引擎原生支持異步操作，充分適配此應用場景，無需用戶對上層軟件和系統(tǒng)驅(qū)動做改動。作為國內(nèi)安全芯片的核心供應商，方寸微電子致力于技術(shù)自主創(chuàng)新，在集成電路架構(gòu)設(shè)計、安全算法、自主可控、大規(guī)模量產(chǎn)及品質(zhì)管控等綜合能力上具有競爭優(yōu)勢，在安全存儲、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、信息安全等諸多領(lǐng)域，都有一系列自主可控、成熟可靠的主控芯片及各類應用解決方案。同時，也提供了高質(zhì)量的軟件開發(fā)工具包（SDK），可以滿足不同的應用場景。目前，我們的高端密碼處理器芯片已經(jīng)在專用機、服務器、打印隔離、安全網(wǎng)卡、安全網(wǎng)關(guān)、隔離網(wǎng)閘、單向?qū)雽С鲈O(shè)備、密碼卡、密碼模塊、金融支付終端、家庭云存儲等眾多安全領(lǐng)域廣泛應用，安全存儲芯片也在加密移動存儲優(yōu)盤、硬盤、KEY+U、移動固態(tài)硬盤、稅控盤等眾多安全存儲產(chǎn)品中發(fā)揮重要作用。未來安全芯片產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化發(fā)展，還需要打通上下游，形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。同時，基于國產(chǎn)密碼算法，提升企業(yè)在技術(shù)水平、產(chǎn)品適配和產(chǎn)業(yè)協(xié)同等方面的能力，提供更安全、高效的芯片產(chǎn)品及解決方案，以保障我國數(shù)字經(jīng)濟的平穩(wěn)快速發(fā)展。