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数安智库 | 以密码为核心构建数据安全防护能力

数智安全行动计划

2022-10-26

数安智库

专家简介

张兆雷：DSI数安智库专家，卫士通数据安全专家，高级工程师。长期从事信息安全、数据安全、密码技术工作，有丰富的密码技术研究和数据安全项目经验，牵头国家和省部级重点科技课题、科技部重点研发计划多项，参与多项国家和行业标准编制，发表学术论文和专著10余篇/部。

背景

数字时代，数据成为国家基础性战略资源和重要生产要素，数据安全事关国家安全、经济发展、人民利益。2021年6月，十三届全国人大常委会第二十九次会议通过了《中华人民共和国数据安全法》，并于2021年9月1日起施行。《数据安全法》是数据安全领域的基础性法律，其坚持总体国家安全观，统筹发展与安全，以基本法的形式明确了我国数据安全治理体系的顶层设计和“四梁八柱”，以安全保发展。

数据安全，是指通过采取必要措施，确保数据处于有效保护和合法利用的状态，以及具备保障持续安全状态的能力。数据安全的措施，应能够确保数据的可用性、完整性和保密性，涵盖数据全生命周期的安全防护。密码是实现数据安全的核心技术与基础支撑，要实现数据安全，绕不开密码的身份认证、加密功能，密码是数据安全的底线，也是最后一道防线。

密码是指采用特定变换的方法对信息等进行加密保护、安全认证的技术、产品和服务。相关密码技术及产品在护航数字经济发展的作用将更加突出。如密码技术中的身份鉴别、访问控制、数据加密、密文计算、数据脱敏等措施，可有效解决数据产生、传输、存储、处理、分析、使用等全生命周期安全问题。基于密码的数据标识、数字签名、数字内容和产权保护、区块链等技术可确保数据安全有序流动，同时为数据溯源、行为追踪、隐私保护提供有效支撑。

密码技术提供什么数据安全能力？

密码技术是保障数据安全最有效、最可靠、最经济的手段。密码提供的核心功能包括加密保护和安全认证。能够为数据安全提供机密性、真实性、完整性和不可否认性的保障能力。

数据机密性：保证数据不被泄露给非授权的个人、计算机等实体。
数据真实性：保证数据来源可靠，没有被伪造和篡改。
数据完整性：保证数据没有受到非授权的篡改和破坏。
不可否认性：保证已经发生的数据操作行为无法被否认。

密码技术由密码算法、密码协议和密钥管理等关键部分组成。

密码算法：密码算法是密码的关键，算法的强度决定了密码破译的难度。算法是可公开的。
密码协议：密码协议是密码应用遵循的交互规则，不安全的密码协议会导致系统存在通过“旁路”或“后门”窃取信息的风险。
密钥管理：密钥管理是指对密钥的生成、分发、更新、撤销、销毁等活动进行管理的技术，一切秘密寓于密钥之中，密钥的保密是重中之重。

以密码为核心的数据安全框架

构建以密码为核心的数据安全体系，应从确保数据的机密性这一原点出发，建立密码服务平台。平台通过密码基础设施建设、第三方密码服务、密码监管运维和管理咨询等多种方式，向各行业用户提供密码与数据安全服务。

以密码为核心的数据安全服务，重点在于以数据为中心，围绕数据全生命周期的活动，创新密码技术和应用模式，实现对数据库、文件、网络流量、应用数据的针对性保护。在实现的过程中，根据数据保护的核心目标，选择合适的密码技术产品，既融合传统密码技术，如VPN设备，也充分利用新的密码技术，如同态加密算法、嵌入式加密模块等。

a) 应用数据加密

应用加密的目标是实现对应用系统中敏感数据的全程保护。应用系统中的敏感数据存在：数据与应用流程耦合性高、动态分布和流转等特点，数据保护的核心需求是确保数据不被非授权的用户访问。通过对应用数据加密，可以最大限度的减少敏感数据的暴露面，降低数据泄露风险。

对应用数据的加密保护，首先要解决敏感数据的识别问题，通过分析应用系统使用的数据内容，根据数据泄露后对业务安全的危害程度，完成敏感数据的识别；同时，还要分析业务应用系统中数据流转的情况，重点识别数据通过API接口对外开放、通过存储接口进行持久化存储、通过页面进行公开展示等场景，对上述场景，应重点考虑加密技术的应用。

其次，要实现对数据加密密钥的有效管理。最安全的方式是做到一数一密，但这会极大增加密钥管理的规模和复杂度；次一级的方式是做到一用户一密，既确保用户间数据的加密隔离，也能够实现密钥管理的可靠性。密钥应安全存储在密钥管理设备和系统中，不应该在应用系统中长期或明文存储。同时，密钥应具备定期轮换机制，通过安全的密钥轮换协议，确保密钥使用的前后向安全。

b) 存储加密

存储加密的目标是确保持久化存储系统或介质中数据的安全。根据数据存储对象的不同，一般分为数据库加密和文件加密。数据库加密与数据库管理系统（DBMS）相关，文件加密与文件系统（FileSystem）相关，有多种技术方案。

数据库加密网关或组件：基于SQL协议或ODBC/JDBC组件实现，部署在应用系统和数据库管理系统之间，通过截取和重组应用系统的SQL语句，实现对敏感数据的加密存储。

数据库透明加密：基于数据库管理系统提供的加密接口，在数据库组织库表文件时，完成对数据库内容的加密。

文件透明加密：基于文件系统提供的加密接口，在文件系统生成磁盘数据前，完成对文件内容的加密。

c) 传输加密

根据数据传输的场景不同，可选择网络层加密、传输层加密和信源加密等不同的技术，也可以组合两种及以上的技术。

网络层加密基于IPsec VPN技术，可实现点对点、点对多点的传输加密。特点在于可实现较高的网络数据加密处理能力，不足点在于一般无法实现端到端加密。比较适用于单位网络之间，数据中心与数据中心之间的加密。

传输层加密基于TLS、HTTPS技术，实现传输层数据加密，该技术基于数字证书，在通信双方间协商数据加密密钥，可实现端到端数据加密。该技术适用于客户端与服务器之间的数据传输加密。

信源加密是应用数据加密在传输场景中的应用，在数据传输和接收模块中，对待传输的数据进行加密和解密，无论使用何种传输协议，都可确保敏感数据不会在传输过程中泄露。

d) 数据开放共享加密

数据的开放流通是发挥数据要素价值的重要环节。在数据开放流通过程中，数据所有者为确保自身所掌握的数据资源及相应权益，不希望失去对数据内容的控制，因此出现了“数据可用不可见”的新型开放模式。在数据可用不可见的模式中，基于密码模块，可构建可信执行环境（TEE）模型；基于混淆电路、秘密分享、同态加密、不经意传输等密码技术，可构建多方安全计算（MPC）模型；在各方不泄露输入数据的前提下完成多方协同分析、处理和结果发布。

总结

密码生来就用于保护数据，在信息化的早期，密码帮助人们实现了机密通信，在数据要素化的新时代，通过服务化、模块化等模式，将密码融入数据全生命周期活动的设备、网络、应用系统中，其必将在保护数据资产、发挥数据价值方面，发挥更大作用。

声明：本文仅代表作者个人观点，不代表本公众号及其运营单位意见或立场。

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围绕数据安全与人工智能安全相关工作，从政策解读、标准建设、评估测试、咨询服务、人才培训等方面搭建数智安全交流平台，构建数智安全专业社群。

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