不同部署环境下如何进行商用密码改造？

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不同部署环境下如何进行商用密码改造？
不同部署环境下如何进行商用密码改造？
一、对于独立建设运行的网络安全等级保护三级以上（包含三级）及被认定为关键信息基础设施的信息系统如何进行密改？

以下是具体步骤：

1.规划阶段

  • 确定密改目标与范围
    明确信息系统的安全保护等级和关键业务流程，依据相关法律法规和标准规范，如《中华人民共和国密码法》《商用密码管理条例》以及 GB/T 39786-2021《信息安全技术 信息系统密码应用基本要求》等，确定密改需达到的具体目标，界定密改工作所涉及的信息系统范围、应用模块、数据类型等。
  • 开展现状评估
    全面梳理现有信息系统的架构、技术、数据流向、应用场景等，分析当前密码应用的现状，包括已使用的密码技术、产品和服务，以及存在的安全风险与不足，为后续制定密改方案提供准确依据。
  • 制定密改方案
    根据确定的目标和评估结果，结合信息系统的业务特点和安全需求，按照 GB/T 43207-2023《信息安全技术 信息系统密码应用设计指南》等标准规范，制定详细的密改方案，涵盖密码技术选型、密码产品部署、密钥管理体系建设、应用系统改造等内容，并明确各阶段的任务、责任人、时间节点和验收标准等。
  • 进行方案评估与备案
    组织内部专家或委托第三方专业机构对密改方案进行评估，确保方案的科学性、合理性和可行性。评估通过后，将密改方案及相关评估报告报所在地的密码管理部门备案，取得备案回执作为后续建设实施的依据。

2.建设阶段

  • 采购与部署密码设备和系统
    依据密改方案，采购符合国家密码管理要求的密码设备和软件系统，如服务器密码机、加密存储设备、密钥管理系统、数字证书认证系统等，并按照要求进行安装、配置和调试，确保密码设备和系统的正常运行。
  • 改造应用系统
    对信息系统中的各类应用进行改造，使其能够与新部署的密码设备和系统进行有效集成，实现数据加密、身份认证、访问控制、数字签名等密码功能。这可能涉及到对应用程序的代码修改、接口开发、配置调整等工作，需确保改造后的应用系统能够满足密码应用的要求，且不影响原有业务功能的正常运行。
  • 建设密钥管理体系
    建立完善的密钥管理体系，包括密钥的生成、存储、分发、更新、备份、恢复和销毁等环节。采用安全可靠的密钥管理技术和设备，如硬件安全模块（HSM），确保密钥的全生命周期安全，并制定相应的密钥管理制度和操作流程，明确密钥管理人员的职责和权限。
  • 集成与测试
    将密码设备、系统与改造后的应用系统进行集成，开展全面的功能测试、性能测试和安全性测试。验证密码功能是否正常实现，系统性能是否满足业务需求，以及是否能够有效抵御各类安全威胁。对测试过程中发现的问题及时进行整改，直至系统达到预期的密改效果.

3.运行阶段

  • 投入运行与监控
    完成密改建设并通过验收后，将信息系统正式投入运行。建立密码应用运行监控机制，实时监测密码设备和系统的运行状态，包括密钥的使用情况、加密算法的执行情况、系统的性能指标等，及时发现并处理异常情况，确保密码应用的持续稳定运行。
  • 定期评估与优化
    按照相关要求，定期开展密码应用安全性评估，至少每年一次，评估密码应用的合规性、正确性和有效性。根据评估结果，及时发现系统中存在的安全隐患和问题，采取相应的优化措施进行改进，不断提升密码应用的安全性和可靠性。
  • 应急响应与处置
    制定密码应用应急处置预案，明确在密码设备故障、密钥泄露、遭受密码攻击等紧急情况下的应急响应流程和处置措施。建立应急响应团队，定期组织应急演练，提高应对突发事件的能力，确保在发生安全事件时能够快速、有效地进行响应和处置，最大限度地降低损失。
  • 人员培训与管理
    加强对信息系统管理人员、运维人员和使用人员的密码安全培训，提高其密码安全意识和操作技能，使其熟悉密码应用的相关流程和要求，掌握密码设备和系统的操作方法，以及应急处置的基本技能，确保密码应用的正确使用和有效管理。
二、对于云模式、集约化部署建设的应用平台如何进行商用密码改造？
以下是具体步骤：
1.评估阶段
  • 系统架构分析
对于云模式和集约化部署建设的应用平台，首先要详细分析其架构。了解平台的云计算服务模式（如IaaS、PaaS、SaaS）。在IaaS模式下，需要关注底层基础设施（如服务器、存储等）的密码应用情况；PaaS模式则要考虑平台服务层（如数据库服务、中间件服务等）的密码改造；SaaS模式重点在于应用层的密码防护。
分析集约化部署的特点，例如多个应用共享的资源池，包括计算资源、存储资源等。确定不同应用之间的数据隔离方式，以及密码应用如何在这种共享环境中保障每个应用的安全。
  • 现有密码应用情况评估
检查平台现有的密码技术使用情况，如是否已经应用了加密算法、数字签名等。对于云模式应用平台，查看云服务提供商是否提供了一些基本的密码服务，以及这些服务是否满足应用平台的安全需求。
评估现有密钥管理方式，包括密钥的生成、存储、分发和销毁。在集约化部署环境中，密钥管理可能更为复杂，因为涉及多个应用可能共用密钥管理系统，需要检查密钥是否有混淆或泄露的风险。
  • 安全风险与合规性评估
根据应用平台处理的数据类型（如个人敏感信息、企业机密数据等）和业务的重要性，识别潜在的安全风险。例如，在云环境中，数据存储在云端可能面临数据泄露风险，传输过程可能被窃取或篡改。
对照相关法律法规（如《密码法》）和行业标准（如GB/T 39786 - 2021《信息安全技术信息系统密码应用基本要求》），检查平台目前的密码应用是否合规。
2.方案设计阶段
  • 确定密码应用架构
根据评估结果，设计适合云模式和集约化部署的密码应用架构。可以采用分层架构，在基础设施层、平台服务层和应用层分别设置密码防护措施。例如，在基础设施层，使用加密技术对存储的数据进行加密；在平台服务层，对数据库访问进行加密和身份认证；在应用层，实现用户身份认证和数据传输加密。
对于集约化部署的应用平台，考虑在共享资源环境中设置独立的密码防护区域，例如通过虚拟专用网络（VPN）或安全隔离技术为每个应用划分密码安全域。
  • 选择密码技术和产品
选择符合国家标准的密码技术。对于数据加密，可选用高级加密标准（AES）等对称加密算法对大量数据进行加密；对于身份认证和密钥交换，可采用非对称加密算法如椭圆曲线密码体制（ECC）或RSA。
考虑选用适合云环境的密码产品，如云密码机、云密钥管理系统（KMS）。云密码机可以提供高性能的加密、解密和数字签名等服务；云KMS能够有效管理在云环境中多个应用的密钥，实现密钥的安全存储、分发和更新。
  • 制定密钥管理策略
建立集中式和分布式相结合的密钥管理策略。在集约化部署环境中，对于共享的基础密钥（如根密钥）可以采用集中管理，确保密钥的一致性和安全性。同时，为每个应用分配独立的子密钥，采用分布式管理，方便应用的独立运维和安全控制。
利用硬件安全模块（HSM）来存储和管理高安全级别的密钥，尤其是对于处理敏感数据的应用。在云环境下，云服务提供商的HSM服务可以提供安全可靠的密钥存储和处理环境。
3.实施阶段
  • 密码设备和系统部署
根据设计方案，在云环境中部署密码设备和系统。如果使用云密码机，按照云服务提供商的部署指南进行安装和配置，确保其与应用平台的兼容性。对于云KMS，将其与应用平台的各个应用进行集成，设置好密钥管理的权限和流程。
在集约化部署的应用平台中，合理分配密码资源，避免不同应用之间的密码资源冲突。例如，为每个应用分配独立的加密存储区域和密钥访问权限。
  • 应用平台改造
对应用平台的各个应用进行改造，使其能够充分利用新部署的密码设备和技术。例如，修改应用的登录模块，添加基于数字签名的身份认证；对数据存储和传输模块，添加加密和解密功能。
在改造过程中，要注意对应用性能的影响。在云环境下，性能可能受到网络带宽和云资源限制，需要进行性能测试和优化，确保密码应用不会导致应用平台的性能大幅下降。
  • 集成与测试
将密码设备、系统与应用平台进行集成，确保密码功能在整个平台中能够正常运行。进行功能测试，检查数据加密、解密、身份认证、数字签名等密码功能是否正确实现。
开展安全性测试，模拟各种安全威胁场景，如密码破解攻击、数据篡改攻击等，检验密码应用是否能够有效抵御这些威胁。同时，在集约化部署环境中，还要测试不同应用之间的密码安全隔离效果。
4.运行维护阶段
  • 监控与应急响应
建立密码应用监控系统，实时监测密码设备的运行状态、密钥的使用情况和应用平台的密码安全事件。在云环境中，利用云服务提供商提供的监控工具，结合自定义的监控脚本，及时发现异常情况。
制定应急响应预案，当出现密码安全事件（如密钥泄露、密码设备故障等）时，能够迅速采取措施，如紧急更换密钥、恢复数据等。在集约化部署环境中，协调多个应用的应急响应措施，避免对其他应用产生连锁反应。
  • 更新与优化
随着密码技术的发展和应用平台业务的变化，定期更新密码技术和产品。例如，当出现更安全的加密算法时，及时对应用平台的数据加密方式进行更新。
根据监控数据和安全评估结果，不断优化密码应用。在云模式和集约化部署环境下，优化可能涉及到云资源的重新分配、密码设备的性能调整等多个方面。
三、对于统一密码资源支撑系统和部署在政务云的应用系统如何进行密码改造？
1.统一密码资源支撑系统密码改造
（一）密码算法升级
  • 评估现有算法
首先对统一密码资源支撑系统中现有的密码算法进行全面评估。检查正在使用的加密算法（如对称加密算法AES、非对称加密算法RSA等）、哈希算法（如SHA - 1等）的安全性和合规性。由于技术的发展，一些旧算法可能存在安全风险，例如SHA - 1已被证明存在碰撞攻击的可能性。
分析算法的应用场景，确定哪些算法用于数据加密、数字签名、密钥交换等不同功能。例如，在数据加密场景中，查看AES算法的密钥长度是否满足当前安全要求，一般建议使用128位或更高位长的密钥。
  • 替换和升级算法
根据评估结果，将不符合安全要求的算法进行替换。对于数据加密，优先采用更安全的对称加密算法，如AES - 256。在数字签名和密钥交换场景中，考虑使用椭圆曲线密码体制（ECC）来替代RSA，因为ECC在相同安全强度下具有更短的密钥长度，计算效率更高。
在升级算法过程中，要确保系统的兼容性。对使用旧算法的应用系统进行改造，使其能够正确调用新算法进行密码运算。例如，修改应用系统与密码资源支撑系统之间的接口，更新加密和解密的函数调用。
（二）密钥管理系统改造
  • 密钥存储安全增强
检查当前密钥存储方式，若采用软件存储方式，考虑引入硬件安全模块（HSM）来存储高安全级别的密钥。HSM提供了物理和逻辑上的安全防护，能够防止密钥被非法获取和篡改。
对于存储在HSM中的密钥，实施严格的访问控制。采用多因素身份认证（如密码+数字证书或生物识别）来限制对密钥的访问，只有经过授权的人员在特定的条件下才能访问和操作密钥。
  • 密钥生命周期管理优化
完善密钥生成机制，确保密钥的随机性和不可预测性。使用符合安全标准的随机数生成器来生成密钥，例如采用硬件随机数生成器或经过严格测试的软件随机数生成器。
优化密钥分发过程，采用安全的传输协议（如SSL/TLS）加密密钥传输。在分发密钥时，结合数字签名技术，确保密钥的来源和完整性。例如，发送方使用自己的私钥对密钥进行数字签名，接收方使用发送方的公钥验证签名，以确认密钥未被篡改。
建立定期的密钥更新和备份制度。根据数据的重要性和安全风险，设定合理的密钥更新周期。同时，备份密钥到安全的异地存储位置，以防止因硬件故障、灾难等原因导致密钥丢失。
（三）密码设备更新与扩展
  • 设备性能提升
评估现有密码设备（如密码机）的性能，包括加密和解密的速度、并发处理能力等。如果设备性能无法满足云模式和集约化部署下应用系统的需求，考虑升级或增加密码设备。
对于新的密码设备，选择具有更高性能的产品。例如，选择支持高速加密算法处理、具备多核处理器和大容量内存的密码机，以提高系统在高并发场景下的密码运算能力。
  • 设备功能扩展
检查密码设备的功能是否满足应用系统的密码需求。如果应用系统需要新的密码功能，如同态加密、量子密钥分发等新兴技术，对密码设备进行相应的功能扩展。
确保密码设备能够与其他安全设备（如防火墙、入侵检测系统等）进行有效的集成。例如，密码设备能够将安全事件信息发送给入侵检测系统，实现协同防御。
2.部署在政务云的应用系统密码改造
（一）数据加密改造
  • 数据存储加密优化
对应用系统中存储在政务云的数据进行分类，根据数据的敏感程度（如绝密、机密、秘密等）确定加密级别。对于高度敏感的数据，采用高级加密标准（AES）等强加密算法进行加密，确保数据在存储介质上的安全性。
优化加密密钥的管理，使其与统一密码资源支撑系统紧密集成。应用系统在存储数据加密时，通过安全的接口从密码资源支撑系统获取加密密钥，加密完成后，妥善保存加密后的数据和相关的密钥标识信息。
  • 数据传输加密强化
检查应用系统与政务云内外其他系统之间的数据传输通道。对于通过互联网等不安全网络传输的数据，强制使用SSL/TLS协议进行加密。确保应用系统在进行网络通信时，能够正确地初始化和维护加密连接。
在数据传输加密过程中，结合数字证书来验证通信双方的身份。应用系统从政务云的数字证书认证系统获取合法的数字证书，在建立加密连接时，通过交换证书来确认对方身份，防止中间人攻击。
（二）身份认证和授权改造
  • 身份认证方式升级
评估现有身份认证方式的安全性。如果应用系统仅采用用户名和密码的认证方式，考虑增加多因素认证。例如，结合数字证书、智能卡、生物识别（指纹、面部识别等）等技术，提高身份认证的准确性和安全性。
对于政务云应用系统，利用统一身份认证平台进行身份认证。将应用系统的用户认证与政务云的身份认证系统集成，实现单点登录（SSO），用户通过政务云统一的身份凭证访问多个应用系统，同时方便管理用户的身份信息和权限。
  • 授权机制完善
重新梳理应用系统的授权机制，根据政务业务流程和用户角色，细化权限控制。例如，在政务审批系统中，不同级别的审批人员具有不同的审批权限，通过基于角色的访问控制（RBAC）模型，精确地分配和管理用户的权限。
与政务云的权限管理系统集成，实现权限的集中管理和动态调整。当用户的角色发生变化或业务需求改变时，能够及时更新用户的权限，确保授权的准确性和时效性。
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