通信保密中的可編程應(yīng)用技術(shù)分析

【文章摘要】
主要研究通信保密中的可編程應(yīng)用技術(shù)，介紹了ASIC 密碼技術(shù)、SOC 密碼芯片技術(shù)與基于基礎(chǔ)單元模塊庫的可編程密碼技術(shù)，對可編程應(yīng)用技術(shù)在通信保密中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。
【關(guān)鍵詞】
通信保密；可編程應(yīng)用技術(shù)
當(dāng)前的保密設(shè)備多使用設(shè)備上的固定密碼算法進(jìn)行加密，這種加密方式靈活性較差并且受資源限制比較嚴(yán)重，保密設(shè)備密碼算法更新周期較長，通信保密中的可編程技術(shù)能夠明顯改善傳統(tǒng)保密設(shè)備的缺陷，提高保密設(shè)備的安全性。
1 概況
信息安全對國家安全、主權(quán)、社會穩(wěn)定以及民族文化繼承發(fā)展都非常重要，對企業(yè)決策信息、技術(shù)保護(hù)、戰(zhàn)略規(guī)劃和持續(xù)發(fā)展都密切相關(guān)，信息安全技術(shù)作為一門涉及到多學(xué)科的技術(shù)，正在越來越受到關(guān)注。
近些年，信息化水平不斷提高，無論是國家、企業(yè)還是個人，通信保密的需求都越來越迫切，對通信加密設(shè)備的安全防護(hù)、多安全級加密、產(chǎn)品升級換代能力都提出了很高的要求。為了實現(xiàn)這些能力， 要求通信加密設(shè)備能夠按照任務(wù)需求實現(xiàn)設(shè)備加密算法的動態(tài)加載、及時更換或者隨時銷毀。可編程密碼算法技術(shù)能夠靈活的實現(xiàn)算法替換，還能夠?qū)崿F(xiàn)算法的后續(xù)升級，能夠適應(yīng)未來一段時間之內(nèi)的信息數(shù)據(jù)加密需要。
2 密碼算法
密碼算法是一種數(shù)據(jù)變換函數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)通信或者存儲數(shù)據(jù)的加密與解密，當(dāng)前常見的密碼算法主要有分組密碼、序列密碼、公鑰密碼和散列函數(shù)等，是通信信息安全、信息交互完整性檢測等服務(wù)的重要數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。密碼系統(tǒng)安全性不僅僅是指密碼算法自身的安全性，加解密過程密鑰安全性也至關(guān)重要，密鑰被竊取，密碼安全性也就不再存在。
3 可編程密碼算法
可編程密碼算法最早出現(xiàn)美國解決多級安全過程，美國軍方認(rèn)為采用可編程信息保護(hù)算法能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的多級安全操作，但是在現(xiàn)在關(guān)于可編程密碼還沒有形成統(tǒng)一的定義。美國國家安全局定義可編程密碼算法為一套能夠改變加密算法和加密密鑰，使得宿主設(shè)備能夠相互操作的硬件軟件。
基于這種定義，可編程密碼算法技術(shù)可理解為密碼模塊和密碼設(shè)備具有根據(jù)外部加載算法指令輸入的信息實現(xiàn)內(nèi)部防護(hù)算法邏輯、參數(shù)配置的重構(gòu)或者重組的工作模式，這種模式設(shè)備內(nèi)置算法的更新升級工作非常方便，能夠?qū)崿F(xiàn)和未來一段時間內(nèi)保密設(shè)備之間的互通。
4 可編程加密技術(shù)在通信保密中的應(yīng)用
4.1 ASIC 密碼技術(shù)
ASIC 密碼技術(shù)是一種采用專用集成電路進(jìn)行加密的技術(shù)，使用固定在密碼芯片上的算法實現(xiàn)編程，由于將算法編程， 這種技術(shù)有著非常快的加密速度，并且適用于絕大多數(shù)算法，但是編程芯片上的算法相對固定，無法重新下載防護(hù)算法。現(xiàn)階段信息系統(tǒng)對安全保密工作的要求不斷變化，ASIC 密碼技術(shù)難以滿足要求。
4.2 SOC 密碼芯片技術(shù)
SOC 密碼芯片采用了系統(tǒng)級芯片，通過更換帶有完整防護(hù)算法或者部分算法核的密碼芯片或者模塊來實現(xiàn)防護(hù)密碼的編程，對比直接更換密碼模塊，更換芯片的費用相對低廉，并且有著比ASIC 更高的靈活性，速度更快，但是這種技術(shù)的算法更換需要通過IP Core 實現(xiàn)，費用較高，研發(fā)周期較長，而且進(jìn)行升級換代就需要重新設(shè)計全部設(shè)備中的IP Core，同樣是一種可行性不高的算法。
4.3 基于基礎(chǔ)單元模塊庫的可編程密碼技術(shù)
首先構(gòu)件一個基礎(chǔ)單元模塊庫，按照軟硬件運行特性進(jìn)行基礎(chǔ)單元模塊劃分布局，保證可編程密碼芯片的軟硬功能， 并通過一套可編程指令控制基礎(chǔ)單元模塊，實現(xiàn)信息防護(hù)算法的編程，由于無需通過宏模塊之前的連線實現(xiàn)算法可編程， 方便了基礎(chǔ)單元模塊的再生，提高了可編程能力，升級也更加方便。
5 可編程應(yīng)用技術(shù)的通訊應(yīng)用
5.1 可編程指令集安全性
可編程指令集安全性主要是可編程指令集編碼中心和指令傳輸過程的安全， 對于可編程指令集，主要面臨著非法用戶、物理攻擊、非法操作、剽竊管理數(shù)據(jù)等方面威脅。
非法用戶可能會侵入計算機管理平臺損毀管理數(shù)據(jù)，造成計算機管理平臺發(fā)送的管理數(shù)據(jù)失去正確性，可能會給可編程信息保護(hù)算法模塊發(fā)布其他非法工作指令。
物理攻擊手段主要有拆卸破壞等形式，通過物理手段造成管理數(shù)據(jù)破壞。非法操作則是合法用戶基于非法目的的數(shù)據(jù)篡改或者非法指令下達(dá)。
剽竊管理數(shù)據(jù)則可能發(fā)生了計算機管理數(shù)據(jù)明存情況，低密級用戶就可能剽竊高密級管理數(shù)據(jù)，如果計算機管理平臺主要通過公共網(wǎng)絡(luò)接入，管理數(shù)據(jù)可能會面臨來自網(wǎng)絡(luò)的黑客攻擊。
5.2 構(gòu)建算法基礎(chǔ)單元庫
算法基礎(chǔ)單元庫是構(gòu)建可編程課程保護(hù)算法的基礎(chǔ)工作，要求盡可能減少模塊數(shù)量，采用有限基礎(chǔ)單元實現(xiàn)更多的密碼算法，進(jìn)行基礎(chǔ)單元設(shè)計，要保證各種類型基礎(chǔ)單元都能夠完成這種類型內(nèi)全部密碼變換，保證每個基礎(chǔ)單元都能夠適應(yīng)最多的算法，提高基礎(chǔ)單元適應(yīng)性。
首先劃分模塊庫模塊，分為線性與非線性基礎(chǔ)單元模塊兩類，同時進(jìn)一步細(xì)分，將分組密碼與序列密碼獨自應(yīng)用到基礎(chǔ)單元模塊，分成兩個子模塊庫進(jìn)行布置，共同用到的基礎(chǔ)單元模塊庫要布置在相同的子模塊庫中。
之后，依據(jù)算法基礎(chǔ)單元模塊準(zhǔn)則提取基礎(chǔ)單元模塊，按照模塊最大適應(yīng)性原則進(jìn)行基礎(chǔ)單換模塊設(shè)計，最后進(jìn)行基礎(chǔ)單元模塊密碼性能分析測試，開展不同運行平臺上運行效率測試分析。
5.3 算法基礎(chǔ)單元參數(shù)配置控制
可編程信息保護(hù)算法基礎(chǔ)單元參數(shù)配置主要有指令集制定以及目標(biāo)算法需要基礎(chǔ)單元參數(shù)配置。不同的基礎(chǔ)單元模塊有著相同的參數(shù)格式，統(tǒng)一為模塊序號、輸入輸出數(shù)據(jù)寬度等信息，但是基礎(chǔ)單元模塊的參數(shù)存在一定不同，例如很多基礎(chǔ)單元不包含任何元素，有一些包含元素。
算法可編程控制技術(shù)主要有可編程指令分析與模塊調(diào)用兩部分內(nèi)容，可編程指令解析技術(shù)按照算法可編程指令格式制定，算法調(diào)用技術(shù)對算法最終實現(xiàn)非常重要。本次研究應(yīng)用的算法首先配置任務(wù)模塊，按照解析算法可編程指令獲取算法信息，分解為若干任務(wù)單元，同時進(jìn)行任務(wù)模塊的配置，包括輸入輸出端口、模塊程序初始化等內(nèi)容。
之后根據(jù)協(xié)議通過模塊序號實現(xiàn)調(diào)用，根據(jù)輸入模塊個數(shù)、被輸入模塊序號識別模塊至今邏輯關(guān)系，最后編譯任務(wù)模塊為算法隊列，為降低基礎(chǔ)單元模塊調(diào)用造成的延遲，具體防護(hù)算法的模塊序號從算法流程低端開始編號，并列模塊序號編號可忽略先后順序。
6 結(jié)束語
信息安全關(guān)系到國家安全與社會穩(wěn)定，對企業(yè)決策信息、技術(shù)保護(hù)與戰(zhàn)略規(guī)劃和持續(xù)發(fā)展都非常重要，可編程應(yīng)用技術(shù)是通信保密中的核心技術(shù)，對提高國家信息安全有著重要意義。
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