付朋俠

摘要 密碼技術(shù)是信息安全保障的核心，為確保密碼算法的自主可控，降低敏感信息泄露和信息系統(tǒng)遭受攻擊的風(fēng)險，國家密碼管理局制定并發(fā)布了國產(chǎn)密碼算法及相關(guān)密碼行業(yè)標準。本文對國產(chǎn)密碼算法的現(xiàn)狀進行簡單的介紹，并對信息系統(tǒng)進行國產(chǎn)密碼算法升級提出改造方案。

關(guān)鍵詞 國產(chǎn)密碼算法；數(shù)字證書認證系統(tǒng)；SSL網(wǎng)關(guān)

中圖分類號 TN91

文獻標識碼 A

文章編號2095-6363（2015）10-0104-02

1 背景

2013年的棱鏡門事件，暴露出我國計算機及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等信息化基礎(chǔ)設(shè)施長期依賴國外產(chǎn)品，面臨安全隱患。2014年2月，中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化領(lǐng)導(dǎo)小組宣告成立，習(xí)近平總書記親自擔(dān)任組長，信息安全被提升至國家層面。

密碼技術(shù)是信息安全保障的核心，我國絕大部分行業(yè)核心領(lǐng)域長期以來都是沿用國際通用的密碼算法體系，主要包括DES、3DES、AES、RSA、SHA-1、MD5等密碼算法。國產(chǎn)密碼算法是我國自主研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一系列密碼算法，具有較高安全性，由國家密碼管理局認可和推廣，主要用于對不涉及國家秘密內(nèi)容但又具有敏感性的內(nèi)部信息、行政事務(wù)信息、經(jīng)濟信息等進行加密保護。隨著密碼技術(shù)和計算技術(shù)的發(fā)展，以及RSA預(yù)留后門、RSA1024算法風(fēng)險等事件影響，根據(jù)國家密碼管理局的要求，公鑰密碼算法要盡快升級為國產(chǎn)密碼算法，中央辦公廳也提出要求，“各金融機構(gòu)要在2013-2015年全面完成主要應(yīng)用系統(tǒng)使用國產(chǎn)密碼算法的升級改造”，信息系統(tǒng)進行國產(chǎn)密碼算法升級改造已成為當(dāng)務(wù)之急，成為我國實現(xiàn)信息安全自主可控的主要手段之一。

2 國產(chǎn)密碼現(xiàn)狀

近年來，國家密碼管理局公開了自主研發(fā)的SM2、SM3、SM4等一系列密碼算法和標準，用以保障我國信息安全。算法簡要介紹如下。

1）國產(chǎn)SM2算法。國產(chǎn)SM2算法是一種基于橢圓曲線理論實現(xiàn)的非對稱算法，是國際上ECC橢圓曲線算法的優(yōu)化。與橢圓曲線算法的主要區(qū)別在于選擇的一些參數(shù)不同，少數(shù)實現(xiàn)細節(jié)有細微調(diào)整優(yōu)化。SM2算法的總體安全性和性能等方面和ECC算法一樣，是目前已知的公鑰體制中對每比特所提供加密強度最高的一種算法。SM2加密強度為256位，其安全性與目前使用的RSA1024相比具有明顯的優(yōu)勢。

2）國產(chǎn)SM3算法。國產(chǎn)SM3算法，是一種雜湊算法。即對于給定長度為k（k<264）的消息，SM3雜湊算法經(jīng)過填充、迭代壓縮和選裁，生成雜湊值，雜湊值長度為256比特。該算法與非對稱算法組合能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字簽名功能。

3）國產(chǎn)SM4算法。國產(chǎn)SM4算法，是一種分組對稱密碼算法。該算法的分組長度為128比特，密鑰長度為128比特。加密算法與密鑰擴展算法都采用32輪非線性迭代結(jié)構(gòu)。解密算法與加密算法的結(jié)構(gòu)相同，只是輪密鑰的使用順序相反，解密輪密鑰是加密輪密鑰的逆序。

據(jù)國家商用密碼管理辦公室網(wǎng)站統(tǒng)計，目前，國家密碼管理局已組織引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)界開發(fā)并公布了967項商用密碼通用產(chǎn)品；224項支持SM2/3/4密碼算法的商用密碼產(chǎn)品；352項支持SM2橢圓曲線密碼算法的通用產(chǎn)品。密碼產(chǎn)品包括SSL網(wǎng)關(guān)、數(shù)字證書認證系統(tǒng)、密鑰管理系統(tǒng)、金融數(shù)據(jù)加密機、智能密碼鑰匙、智能IC卡、PCI密碼卡等多種類型，目前已初步形成形式多樣、功能互補的產(chǎn)品鏈，并保持著持續(xù)增長的勢頭，在國家主導(dǎo)的行業(yè)中更多地采用國家密碼管理局的密碼算法，必將成為趨勢。

3 典型信息系統(tǒng)架構(gòu)及改造方案

目前，我國典型的信息系統(tǒng)通常都涉及到數(shù)字證書認證系統(tǒng)、SSL網(wǎng)關(guān)以及口令加密、數(shù)據(jù)加密等功能，典型系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

在實施國產(chǎn)密碼算法改造過程中，通常包括以下幾方面工作。

3.1 改造數(shù)字證書認證系統(tǒng)

根據(jù)國家密碼管理局要求，全國大部分電子認證服務(wù)機構(gòu)目前已完成了電子認證服務(wù)系統(tǒng)公鑰密碼算法升級，支持SM2橢圓曲線密碼算法，并接入國家電子認證信任源點。各機構(gòu)若是采用第三方電子認證服務(wù)，則只需要改造注冊審批系統(tǒng)（RA）；若是自建數(shù)字證書系統(tǒng)，則需要對密鑰管理中心（KMC）、認證中心（CA）以及注冊審批系統(tǒng)（RA）進行改造。

1） KMC系統(tǒng)。KMC系統(tǒng)是電子認證系統(tǒng)的子系統(tǒng)。它的功能是管理加密證書的密鑰，并為CA的證書用戶提供加密密鑰。KMC系統(tǒng)通過改造后能夠全面支持國產(chǎn)密碼算法，產(chǎn)生基于國產(chǎn)密碼算法的加密密鑰。2）CA系統(tǒng)。CA系統(tǒng)是電子認證系統(tǒng)的核心，主要功能是實現(xiàn)數(shù)字證書生命周期的管理，同時還負責(zé)用戶證書狀態(tài)的發(fā)布。電子認證機構(gòu)升級CA系統(tǒng)后須能夠完成國產(chǎn)算法證書的簽發(fā)，并能夠進行國產(chǎn)算法證書的申請、下載、凍結(jié)、更新、吊銷等操作。3）RA系統(tǒng)。RA系統(tǒng)實現(xiàn)電子認證系統(tǒng)中證書的注冊審核工作，完成對證書申請信息的錄入和審核，代用戶向CA申請并下載數(shù)字證書。RA在進行數(shù)字證書申請過程中，可以支持產(chǎn)生國產(chǎn)密碼算法的申請，并能夠進行國產(chǎn)算法數(shù)字證書的下載與更新。

3.2 改造應(yīng)用信息系統(tǒng)

1）客戶端。客戶端若使用USBKey作為證書介質(zhì)，應(yīng)需要更換證書，則應(yīng)考慮USBKey介質(zhì)的適配性，采用支持國密證書的USBKey產(chǎn)品供應(yīng)商。如果使用文件證書，則無需考慮介質(zhì)。

2） SSL網(wǎng)關(guān)。若采用硬件方式，可采用支持國密算法的SSL網(wǎng)關(guān)。若采用軟件方式，目前主流的應(yīng)用服務(wù)器中間件如WebLogic、WebSphere暫不支持國密算法，修改系統(tǒng)配置后，可以支持2048位的RSA算法以保障安全性。

3）密碼算法。若系統(tǒng)中采用了加密或者哈希算法，應(yīng)采用對應(yīng)的國產(chǎn)密碼算法替代對應(yīng)的國際算法，國產(chǎn)密碼算法與國際密碼算法的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

4）其他密碼產(chǎn)品。其他密碼產(chǎn)品如簽名驗簽服務(wù)器、密碼卡等，可按照國家密碼管理局公布的產(chǎn)品目錄進行升級或替換。

推進國產(chǎn)密碼算法實施建議。國產(chǎn)密碼算法在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，涉及芯片，操作系統(tǒng)，密碼專用產(chǎn)品，應(yīng)用產(chǎn)品，中間件、數(shù)據(jù)庫等多個環(huán)節(jié)，需要從最底層芯片到應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈支持。而完整產(chǎn)業(yè)鏈的培育是一個長期的工作，包括了標準規(guī)范制定、產(chǎn)品研發(fā)、檢測體系建設(shè)、應(yīng)用驗證、大規(guī)模應(yīng)用等不同工作。為順利實施國產(chǎn)密碼在金融、電力、醫(yī)療、通信等關(guān)鍵行業(yè)的推廣，需要確定指導(dǎo)全局、委托可行的總體實施策略，順利推進相關(guān)工作的開展。

根據(jù)實際工作需要特點，不同領(lǐng)域國產(chǎn)密碼算法應(yīng)用推廣實施的可按照如下圖路徑實施。