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蔡陽(yáng)：一種行業(yè)重要數(shù)據(jù)類關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的保護(hù)技術(shù)

時(shí)間：2022-09-02 來(lái)源：水利部網(wǎng)站

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    2021年7月30日，國(guó)務(wù)院令第745號(hào)公布《關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)條例》（以下簡(jiǎn)稱《條例》），自2021年9月1日起施行，2021年8月17日正式對(duì)外頒布。該條例的頒布標(biāo)志著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全法律法規(guī)建設(shè)和安全保障工作進(jìn)入一個(gè)新的階段。《條例》頒布一年以來(lái)，各相關(guān)部門和有關(guān)機(jī)構(gòu)積極推進(jìn)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)工作，并取得顯著成效。在此，我聯(lián)盟特邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)數(shù)位專家對(duì)我國(guó)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)工作發(fā)表專家觀點(diǎn)并進(jìn)行系列報(bào)道，敬請(qǐng)關(guān)注。

　　文 | 水利部 蔡陽(yáng)

專家名片

　　蔡陽(yáng)，水利部網(wǎng)信辦主任、信息中心主任，正高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事水利網(wǎng)絡(luò)安全和信息化、防洪減災(zāi)、水資源管理等工程建設(shè)與管理。享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專家、國(guó)家關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)專家組成員、國(guó)家大數(shù)據(jù)專家咨詢委員會(huì)成員。

　　數(shù)據(jù)已成為國(guó)家基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，數(shù)據(jù)安全問(wèn)題日益凸顯。國(guó)家先后頒布的《中華人民共和國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全法》《關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)條例》《中華人民共和國(guó)數(shù)據(jù)安全法》《中華人民共和國(guó)個(gè)人信息保護(hù)法》均對(duì)數(shù)據(jù)和個(gè)人信息的管理提供了法制保障。顯然，對(duì)于行業(yè)重要數(shù)據(jù)類的關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的安全保護(hù)提出了更高要求。在此背景下，針對(duì)行業(yè)重要數(shù)據(jù)類的關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施，我們提出了一種基于商用密碼技術(shù)的數(shù)據(jù)安全保護(hù)技術(shù)，推動(dòng)行業(yè)重要數(shù)據(jù)在收集、存儲(chǔ)、使用、加工、傳輸、提供、公開(kāi)等過(guò)程中的安全應(yīng)用。

行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全基本防護(hù)要求

　　行業(yè)重要數(shù)據(jù)類關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施防護(hù)應(yīng)該建立在行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全基本防護(hù)基礎(chǔ)上。根據(jù)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)要求，遵循行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全頂層設(shè)計(jì)和總體策略，落實(shí)《中華人民共和國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全法》以及網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)和關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)相關(guān)要求，以行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)資源和業(yè)務(wù)應(yīng)用，尤其是關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施為安全保護(hù)對(duì)象，建立涵蓋人員組織、制度標(biāo)準(zhǔn)、工作規(guī)程在內(nèi)的全方位網(wǎng)絡(luò)安全組織管理體系；構(gòu)建縱深防御為基礎(chǔ)、監(jiān)測(cè)預(yù)警為核心、應(yīng)急響應(yīng)為抓手的全要素網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)體系；持續(xù)完善監(jiān)督檢查體系和安全運(yùn)營(yíng)體系，全面提升行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全保障能力。

　　組織管理體系

　　網(wǎng)絡(luò)安全組織管理體系以合規(guī)合法、責(zé)任到人為中心，主要涵蓋：網(wǎng)絡(luò)安全策略、管理制度、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、管理機(jī)構(gòu)、人才隊(duì)伍、資金保障等多方面，為行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)提供強(qiáng)有力的支撐保障。

　　安全技術(shù)體系

　　遵循網(wǎng)絡(luò)安全總體策略，構(gòu)建涵蓋縱深防御、監(jiān)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)的整體技術(shù)防護(hù)體系。

　　縱深防御，網(wǎng)絡(luò)安全縱深防御能力包括基礎(chǔ)安全技術(shù)、統(tǒng)一安全服務(wù)2個(gè)方面。基礎(chǔ)安全技術(shù)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)安全合規(guī)運(yùn)營(yíng)的技術(shù)基礎(chǔ)，也形成體系化的縱深防御安全能力基礎(chǔ)；統(tǒng)一安全服務(wù)旨在構(gòu)建行業(yè)運(yùn)行所需的統(tǒng)一安全服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，保證體系覆蓋范圍內(nèi)獲得一致性可持續(xù)的安全能力組件，也實(shí)現(xiàn)體系安全保障資源的集約化和各層級(jí)單位整合共享。

　　監(jiān)測(cè)預(yù)警，網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警能力以大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)為基礎(chǔ)，充分利用分布式處理、深度學(xué)習(xí)、異構(gòu)計(jì)算等大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，對(duì)行業(yè)內(nèi)部、外部網(wǎng)絡(luò)安全情報(bào)和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)與網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行挖掘分析，對(duì)網(wǎng)內(nèi)安全狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)感知和預(yù)警，并在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)共享。

　　應(yīng)急響應(yīng)，網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)急響應(yīng)能力指基于威脅情報(bào)態(tài)勢(shì)感知的不同層級(jí)信息進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)。行業(yè)的安全能力進(jìn)一步從監(jiān)測(cè)響應(yīng)式主動(dòng)防御升級(jí)演進(jìn)到威脅情報(bào)預(yù)警指揮智能處置能力，包括應(yīng)急決策指揮、綜合展示和集中管理控制平臺(tái)等維度的內(nèi)容。

　　監(jiān)督檢查體系

　　依據(jù)行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全管理辦法，圍繞抓住“及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏洞、及時(shí)有效處置漏洞”兩個(gè)關(guān)鍵，通過(guò)“查、改、罰”等有效手段，強(qiáng)化關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)管，建立關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)督檢查體系，行業(yè)各級(jí)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)工作的主管部門定期監(jiān)督檢查，結(jié)合行業(yè)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)者自查，配合網(wǎng)信部門、公安部門的網(wǎng)絡(luò)安全檢查監(jiān)測(cè)，形成監(jiān)督檢查合力。

　　安全運(yùn)營(yíng)體系

　　網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)營(yíng)體系包括安全基線制定、日常安全運(yùn)維，系統(tǒng)運(yùn)行中安全評(píng)估、安全監(jiān)測(cè)、滲透測(cè)試、漏洞修復(fù)、運(yùn)維審計(jì)，日常應(yīng)急演練，安全事件發(fā)生后的響應(yīng)處置與分析優(yōu)化策略調(diào)整等，以數(shù)據(jù)為核心的閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)營(yíng)全流程。從而有效對(duì)安全威脅事件進(jìn)行綜合研判和及時(shí)處置，并不斷閉環(huán)對(duì)運(yùn)營(yíng)體系進(jìn)行優(yōu)化。

基于商用密碼技術(shù)的數(shù)據(jù)安全防護(hù)

　　密碼是保障數(shù)據(jù)安全的核心技術(shù)，而商用密碼作為我國(guó)自主網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的典型代表，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)安全發(fā)展的重要支撐，也是構(gòu)建行業(yè)數(shù)據(jù)安全防護(hù)體系的重要基石。針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的合規(guī)性、透明度、加解密保護(hù)強(qiáng)度和計(jì)算效率等需求，提出了透明數(shù)據(jù)加密和應(yīng)用內(nèi)加密相結(jié)合的“雙保險(xiǎn)”加密技術(shù)，有效兼顧了重要數(shù)據(jù)加密要求和應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)安全和便捷高效應(yīng)用。

　　場(chǎng)景化防護(hù)

　　傳統(tǒng)的“數(shù)據(jù)庫(kù)加密”往往體現(xiàn)為密文數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)后的情形，一般局限于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，而行業(yè)數(shù)據(jù)一般不僅包含結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還擁有大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)庫(kù)也只是數(shù)據(jù)處理的一個(gè)環(huán)節(jié)。行業(yè)數(shù)據(jù)安全保護(hù)對(duì)數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、使用、加工、傳輸、提供、公開(kāi)等數(shù)據(jù)全生命周期，主動(dòng)實(shí)施安全防護(hù)，打造基于商用密碼的數(shù)據(jù)安全防護(hù)體系，防范侵害重要數(shù)據(jù)權(quán)益的行為發(fā)生。

　　結(jié)合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與技術(shù)屬性，全環(huán)節(jié)主動(dòng)式重建數(shù)據(jù)訪問(wèn)規(guī)則，構(gòu)筑有效的數(shù)據(jù)安全縱深防線，在風(fēng)險(xiǎn)可控的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的增值和自由流轉(zhuǎn)。從這個(gè)角度出發(fā)，沿著數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)路徑，在信息各層關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，基于典型B/S三層信息系統(tǒng)架構(gòu)的多個(gè)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理點(diǎn)基礎(chǔ)上，結(jié)合用戶場(chǎng)景和適用性需求，選擇一種或者組合多種存儲(chǔ)加密技術(shù)，保障數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)及共享安全。

　　主要技術(shù)方法如下：

　　DLP（Data Leakage Prevention）終端加密技術(shù)，在受管控的終端上安裝代理程序，由代理程序與行業(yè)數(shù)據(jù)后臺(tái)交互，并結(jié)合數(shù)據(jù)管理要求和分級(jí)分類策略，對(duì)下載到終端的敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，從而將加密應(yīng)用到數(shù)據(jù)的日常流轉(zhuǎn)和存儲(chǔ)中。信息在本機(jī)使用時(shí)會(huì)進(jìn)行解密，而未授權(quán)復(fù)制到管控范圍外則是密文形式。

　　應(yīng)用內(nèi)加密（集成密碼服務(wù)SDK），應(yīng)用系統(tǒng)與封裝了加密業(yè)務(wù)邏輯的密碼服務(wù)SDK進(jìn)行集成，通過(guò)密碼服務(wù)SDK調(diào)用行業(yè)密碼基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，實(shí)現(xiàn)加解密，使行業(yè)數(shù)據(jù)具備數(shù)據(jù)加密防護(hù)能力。

　　透明數(shù)據(jù)加密（Transparent Data Encryption，簡(jiǎn)稱為TDE），通過(guò)國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)自帶的數(shù)據(jù)加密功能，與行業(yè)密碼基礎(chǔ)設(shè)施集成，在行業(yè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部透明實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)加密、訪問(wèn)解密。數(shù)據(jù)在落盤時(shí)加密，在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存中是明文，當(dāng)攻擊者“拔盤”竊取數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)庫(kù)文件無(wú)法獲得密鑰而只能獲取密文，從而起到保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的效果。

　　透明文件加密（Transparent File Encryption，簡(jiǎn)稱為TFE），在國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的文件管理子系統(tǒng)上部署加密插件并與行業(yè)密碼基礎(chǔ)設(shè)施集成來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密，基于用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)交付，可實(shí)現(xiàn)“逐文件逐密鑰”加密。在正常使用時(shí)，計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的文件以明文形式存在，而硬盤上保存的數(shù)據(jù)是密文，如果沒(méi)有合法的使用身份、訪問(wèn)權(quán)限以及正確的安全通道，加密文件都將以密文狀態(tài)被保護(hù)。

　　全磁盤加密（Full Disk Encryption，簡(jiǎn)稱FDE），通過(guò)動(dòng)態(tài)加解密技術(shù)，對(duì)磁盤或分區(qū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)加解密。FDE的動(dòng)態(tài)加解密算法位于國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)底層，其所有磁盤操作均通過(guò)FDE進(jìn)行：當(dāng)系統(tǒng)向磁盤上寫入數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)DE首先加密要寫入的數(shù)據(jù)，然后再寫入磁盤；反之，當(dāng)系統(tǒng)讀取磁盤數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)DE會(huì)自動(dòng)將讀取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，然后再提交給操作系統(tǒng)。

　　將加密技術(shù)疊加到具體業(yè)務(wù)流程中，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景開(kāi)展重要數(shù)據(jù)安全防護(hù)，確定個(gè)性化部署加密方案。同時(shí)，基于高性能商用密碼技術(shù)的支撐，在不改變用戶操作習(xí)慣前提下，將安全機(jī)制與用戶現(xiàn)有流程快速耦合，保障業(yè)務(wù)高速發(fā)展下的數(shù)據(jù)安全使用。

　　“三權(quán)分立”

　　行業(yè)數(shù)據(jù)密碼應(yīng)用基于業(yè)務(wù)用戶、運(yùn)維用戶、安全用戶“三權(quán)分立”設(shè)計(jì)思路進(jìn)行建設(shè)。業(yè)務(wù)用戶經(jīng)藍(lán)證進(jìn)行身份鑒定并經(jīng)行業(yè)重要數(shù)據(jù)系統(tǒng)后臺(tái)鑒權(quán)后，才開(kāi)展權(quán)限內(nèi)的系統(tǒng)查詢、信息錄入、信息下載等操作。運(yùn)維用戶經(jīng)藍(lán)證進(jìn)行身份鑒定并經(jīng)行業(yè)重要數(shù)據(jù)系統(tǒng)后臺(tái)鑒權(quán)后，才能對(duì)系統(tǒng)代碼、業(yè)務(wù)策略、業(yè)務(wù)流程等進(jìn)行修改，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)操作日志等均為密文存儲(chǔ)，全程對(duì)運(yùn)維用戶不可見(jiàn)。安全用戶經(jīng)藍(lán)證進(jìn)行身份鑒定并經(jīng)行業(yè)重要數(shù)據(jù)系統(tǒng)后臺(tái)鑒權(quán)后，方可配合業(yè)務(wù)用戶、運(yùn)維用戶對(duì)系統(tǒng)密鑰、系統(tǒng)加解密資源進(jìn)行維護(hù)，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)等均不對(duì)安全管理員開(kāi)放。業(yè)務(wù)用戶、運(yùn)維用戶、安全用戶根據(jù)職責(zé)不同，可再細(xì)分權(quán)限。

　　雙層防護(hù)

　　為解決行業(yè)重要數(shù)據(jù)在使用過(guò)程中性能、便利性與安全難以平衡的難題，密碼應(yīng)用過(guò)程中，在系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)防護(hù)方面采用了“點(diǎn)”、“面”結(jié)合的雙層防護(hù)策略，首先在數(shù)據(jù)入庫(kù)時(shí)，采用透明數(shù)據(jù)加密技術(shù)進(jìn)行“面”防護(hù)，通過(guò)國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)自帶的數(shù)據(jù)加密功能，結(jié)合行業(yè)密碼基礎(chǔ)設(shè)施，在行業(yè)重要數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部透明實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)加密、訪問(wèn)解密，做到數(shù)據(jù)在寫入磁盤時(shí)進(jìn)行加密，當(dāng)攻擊者“拔盤”竊取數(shù)據(jù)時(shí)只能獲取密文，打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容在內(nèi)存中是明文，應(yīng)用系統(tǒng)不需做任何改動(dòng)。為進(jìn)一步降低攻擊者通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存攻擊竊取數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)，采用應(yīng)用內(nèi)加密（集成密碼服務(wù)SDK）的方式進(jìn)行“點(diǎn)”防護(hù)，對(duì)行業(yè)重要數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，與行業(yè)密碼基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行集成，調(diào)用行業(yè)密碼基礎(chǔ)設(shè)施加解密服務(wù)，對(duì)重要、敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行字段加密，實(shí)現(xiàn)行業(yè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)“雙保險(xiǎn)”。