新時(shí)代密碼工作 | 掌握核心密碼技術(shù)，推動(dòng)安全芯片產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)化

在當(dāng)前迅猛發(fā)展的信息化時(shí)代，信息數(shù)據(jù)已經(jīng)成為核心資產(chǎn)，個(gè)人隱私與數(shù)據(jù)安全越來(lái)越受到重視。不管是個(gè)人、企業(yè)還是國(guó)家，都高度關(guān)注個(gè)人隱私和數(shù)據(jù)安全保護(hù)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(tái)模塊標(biāo)準(zhǔn)（TrustedPlatform Module，TPM） 的芯片，是一個(gè)可獨(dú)立進(jìn)行密鑰生成、加解密的裝置，內(nèi)部擁有獨(dú)立的處理器和存儲(chǔ)單元，可存儲(chǔ)密鑰和特征數(shù)據(jù)，為電腦提供加密和安全認(rèn)證服務(wù)。用安全芯片進(jìn)行加密，密鑰被存儲(chǔ)在硬件中，被竊的數(shù)據(jù)無(wú)法解密，從而保護(hù)商業(yè)隱私和數(shù)據(jù)安全。

總體說(shuō)來(lái)，安全芯片具有存儲(chǔ)、管理密碼、加密以及加密硬盤(pán)的任意分區(qū)等強(qiáng)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(jì)算的最終可信運(yùn)算設(shè)備。安全芯片的特性體現(xiàn)在三個(gè)方面。第一，安全芯片能將設(shè)備中涉及個(gè)人隱私、知識(shí)產(chǎn)權(quán)的敏感數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，進(jìn)行加密保護(hù)。第二，數(shù)據(jù)加解密的處理過(guò)程都是在芯片內(nèi)部，不會(huì)造成信息外泄。第三，在安全芯片內(nèi)部是通過(guò)硬件方式實(shí)現(xiàn)的真隨機(jī)數(shù)，并非軟件方式的偽隨機(jī)序列，可確保在設(shè)備和云端通信的過(guò)程中，同樣的數(shù)據(jù)在不同時(shí)間、不同批次的上報(bào)中獲得不同的隨機(jī)密匙，以防范通信鏈路上的竊聽(tīng)攻擊。

安全芯片的核心在于密碼。密碼是保障網(wǎng)絡(luò)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(guó)信息安全的重中之重。實(shí)現(xiàn)密碼產(chǎn)品自主可控軟硬件全國(guó)產(chǎn)化替換，是防止后門(mén)漏洞的有效方法，也是保障網(wǎng)絡(luò)安全的重要舉措。隨著我國(guó)商用密碼技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，建立國(guó)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(kāi)拓，推動(dòng)加密技術(shù)創(chuàng)新，為我國(guó)信息安全體系建設(shè)提供有力支撐。

二、任重道遠(yuǎn)，安全芯片開(kāi)拓前行

我國(guó)的安全芯片的發(fā)展大致可分為三個(gè)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(guó)智能安全芯片從電信 IC 卡起步，始于二十世紀(jì)九十年代。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展之初，我國(guó)智能安全芯片缺乏技術(shù)與產(chǎn)能，全面依靠進(jìn)口產(chǎn)品。1997 年，中國(guó)啟動(dòng)“909 工程”，在此政策的推動(dòng)下，1999 年，中國(guó)第一條 8 英寸晶圓生產(chǎn)線建成投產(chǎn)。20 世紀(jì)末21 世紀(jì)初，我國(guó)智能安全芯片市場(chǎng)開(kāi)始逐漸出現(xiàn)自主產(chǎn)品。

21 世紀(jì)初，電信 IC 卡在我國(guó)智能安全芯片的應(yīng)用中起到了至關(guān)重要的作用。2004 年，我國(guó)正式開(kāi)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(chǎng)容量爆發(fā)式增長(zhǎng)，同時(shí)向縱深發(fā)展，市場(chǎng)從無(wú)序走向有序。在這一時(shí)期，我國(guó)芯片晶圓的產(chǎn)能高速擴(kuò)張，為國(guó)內(nèi)智能安全芯片的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的產(chǎn)能保障。2009 年，黨中央首次提出要實(shí)現(xiàn)社會(huì)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(dòng)作用。未來(lái)隨著銀行 CPU卡及其他帶有信息儲(chǔ)存及身份識(shí)別功能的 IC 卡的普及，智能安全芯片領(lǐng)域市場(chǎng)份額還將進(jìn)一步增長(zhǎng)。

我國(guó)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(rèn)證領(lǐng)域比肩國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)。與此同時(shí)，我們也應(yīng)清醒認(rèn)識(shí)到，國(guó)產(chǎn)安全芯片的未來(lái)仍然任重而道遠(yuǎn)，技術(shù)壁壘是當(dāng)前橫亙?cè)趪?guó)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(dāng)前在智能安全芯片領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)都有大量自主研發(fā)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，國(guó)內(nèi)的新晉企業(yè)難以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)技術(shù)趕超。同時(shí)，國(guó)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(dòng)地位。尤其是在當(dāng)前我國(guó)科技發(fā)展受到打壓遏制的國(guó)際環(huán)境下，安全芯片產(chǎn)業(yè)受制于人的被動(dòng)地位更為明顯。因此，雖然國(guó)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(jí)更需要業(yè)內(nèi)企業(yè)的持續(xù)精進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)安全芯片國(guó)產(chǎn)化，具備核心加密技術(shù)。

隨著萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，以及社會(huì)資本大量進(jìn)入安全芯片行業(yè)，安全芯片的需求也被迅速拉動(dòng)，再加上近期芯片行業(yè)的國(guó)產(chǎn)化替代趨勢(shì)，未來(lái)幾年國(guó)內(nèi)安全芯片廠商將迎來(lái)發(fā)展的黃金窗口。安全芯片產(chǎn)業(yè)需要不斷的在服務(wù)、研發(fā)、人才等方面加大投入，從而使國(guó)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(dòng)權(quán)掌握在自己手中。

三、面向市場(chǎng)，持續(xù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新

芯片是否安全有兩個(gè)維度的評(píng)估，一個(gè)維度是芯片自身的安全防護(hù)能力，是否能抵抗侵入式、半侵入式物理攻擊，能否檢測(cè)和防御故障注入、側(cè)信道攻擊等；另一個(gè)維度是基于芯片的安全服務(wù)，如啟動(dòng)時(shí)安全、密碼算法引擎、真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、密鑰管理、物理防克隆等服務(wù)。方寸微電子致力于高端密碼處理器、高性能網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行了多項(xiàng)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(dòng)、可信啟動(dòng)、安全診斷、安全存儲(chǔ)、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(chǎng)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(jì)上實(shí)現(xiàn)了五個(gè)實(shí)用型功能。一是高速，通過(guò)采用自研的高效并行計(jì)算算法，在同時(shí)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(shí)現(xiàn)了絕大部分國(guó)內(nèi)、國(guó)際密碼算法。三是高擴(kuò)展性，每種密碼算法運(yùn)算單元采用模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)集成不同數(shù)量的運(yùn)算單元來(lái)便捷地改變算法性能，用以滿足不同場(chǎng)景的需求。四是高安全性，通過(guò)在RTL 層增加隨機(jī)掩碼來(lái)抵御各種物理攻擊，通過(guò)算法引擎內(nèi)部總線的加解擾、ECC 校驗(yàn)、CRC 校驗(yàn)來(lái)保證內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院驼_性，達(dá)到國(guó)密二級(jí)和 EAL5+ 的要求。五是支持異步、并發(fā)操作，在某些對(duì)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(lái)使用密碼模塊，通過(guò)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(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)需用戶對(duì)上層軟件和系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)做改動(dòng)。

作為國(guó)內(nèi)安全芯片的核心供應(yīng)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(jì)、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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在安全存儲(chǔ)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)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(yīng)用解決方案。同時(shí)，也提供了高質(zhì)量的軟件開(kāi)發(fā)工具包（SDK），可以滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景。目前，我們的高端密碼處理器芯片已經(jīng)在專用機(jī)、服務(wù)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?dǎo)出設(shè)備、密碼卡、密碼模塊、金融支付終端、家庭云存儲(chǔ)等眾多安全領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，安全存儲(chǔ)芯片也在加密移動(dòng)存儲(chǔ)優(yōu)盤(pán)、硬盤(pán)、KEY+U、移動(dòng)固態(tài)硬盤(pán)、稅控盤(pán)等眾多安全存儲(chǔ)產(chǎn)品中發(fā)揮重要作用。

未來(lái)安全芯片產(chǎn)業(yè)的國(guó)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(shí)，基于國(guó)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(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)快速發(fā)展。

編輯：fqj