安全芯片護航國計民生

張心怡

4月15日是《中華人民共和國密碼法》頒布實施后的第一個全民國家安全教育日。密碼技術對保衛國家安全和人民利益有重要作用，隨著5G、物聯網、大數據技術的不斷普及，密碼技術正在發揮著越來越顯著的作用。安全芯片是密碼技術的載體，也是重要數據的保險箱。從每個人的身份證、銀行卡、手機卡，到稅務、通信、金融、交通、安防、醫療等涉及國計民生的方方面面，都離不開安全芯片的保駕護航。而5G、AI等新基建項目，也對安全芯片提出了新的挑戰。

數據安全的最后一道堡壘

安全芯片是一種可獨立進行密鑰管理、加密傳輸及安全計算的硬件裝置。賽迪智庫網絡安全研究所所長劉權向記者表示，安全芯片是重要敏感數據的載體和最后一道堡壘，是保證關鍵數據計算的最終可信運算設備，對于網絡安全至關重要。

華大電子銷售中心總經理馬靖將安全芯片比作“重要及敏感數據的保險箱”。她表示，安全芯片的必要性體現在三個方面。首先，安全芯片能將設備中涉及個人隱私、知識產權的敏感數據存儲起來，進行加密保護;其次，數據加解密的處理過程都是在芯片內部，不會造成信息外泄;最后，在安全芯片內部是通過硬件方式實現的真隨機數，并非軟件方式的偽隨機序列，可確保在設備和云端通信的過程中，同樣的數據在不同時間、不同批次的上報中獲得不同的隨機密匙，以防范通信鏈路上的竊聽攻擊。

“信息流的安全控制與處理，是安全芯片的本質要求?！瘪R靖告訴記者。

相比單純的軟件算法，安全芯片既可以抵御軟件攻擊，也可以防范硬件攻擊。紫光國微高級業務副總裁蘇琳琳向記者指出，網絡攻擊的終極目標是獲取信息。在網絡攻擊中，密鑰是最重要的信息。網絡攻擊除了通過軟件方式進行，還可以通過分析信息存儲的硬件來獲得密鑰。

“基于安全芯片來構建終端的安全解決方案，不僅能抵抗軟件攻擊，還能抵抗硬件攻擊。沒有密碼芯片的系統缺乏根基。在安全芯片中，即便CPU也不能直接接觸芯片的密碼，從而從根本上解決安全問題?！碧K琳琳說。

翱捷科技高級戰略總監王鵬向記者表示，采用硬件實現加解密，可以有兩方面好處：一是加解密的計算處理性能有較大提升;二是能更好地實現軟硬件的強耦合，保障安全防護性能。

“以芯片方式實現密碼算法，產品通過國推商用密碼認證后，客戶使用也更為方便?！蓖貔i說。

從智能卡走向物聯網

目前，安全芯片已經滲入生產生活的方方面面。傳統安全芯片包括智能卡芯片、用于支付等場景的終端芯片等，涉及身份安全、支付安全、通信安全、賬戶安全、終端安全等多個場景。從身份證、銀行卡、交通卡、SIM卡等個人常用的民生卡片，到身份安全、賬戶安全等身份識別認證，柜臺的POS機等，都有安全芯片的存在。華大電子、紫光國微、大唐微電子等企業都在智能卡和終端類安全芯片方面推出了多種方案。

物聯網開啟的智能家居、智慧交通等場景，也成為安全芯片的重要應用領域。劉權表示，5G及物聯網技術將網絡邊緣的計算能力更好地進行應用，使得人們身邊設備的服務能力極大增強，同時也對傳感節點、智能終端的安全性能提出了較高要求，是密碼安全芯片未來應用的主要方向。

物聯網的安全需求主要包括設備的唯一標識、設備端與云端雙向身份認證、數據加密傳輸以及遠程OTA升級安全等。馬靖表示，針對物聯網的安全芯片部署主要有兩個維度。一是滿足物聯網設備本地的數據安全或品牌安全，比如智能家電的配件防偽、智能門鎖的指紋數據或密碼等涉及使用者的生物特征及隱私數據等;二是滿足物聯網設備與云端之間的數據安全，比如智能表計場景下的抄表數據安全、智能安防場景下的IPC（網絡攝像頭）視頻碼流的數據安全等。

同時，物聯網對成本、功耗高度敏感，需要兼顧性能和成本平衡。蘇琳琳表示，安全芯片曾經以高可靠性為核心競爭力，但要滿足物聯網的部署需求，需要同時兼顧高性能和低成本。王鵬表示，在物聯網場景下，終端核心通信芯片內置密碼算法，對產品小型化和成本優化，都大有好處。

目前，華大電子推出了針對智能家居、智能安防、智能表計、智能交通以及車聯網等場景的物聯網安全芯片產品及解決方案，產品累計出貨量達到上億級。紫光國微也推出了智能家居、車聯網等方案，旗下紫光同芯的THD89系列通過了金融級和車規級認證，支持商用密碼算法。翱捷科技在物聯網和泛智能終端芯片領域，都具備完整的軟硬件安全和商用密碼支持能力，可以為下游客戶提供安全終端芯片解決方案。

新基建帶來新挑戰

5G、人工智能、工業互聯網等新基建項目的加速部署，為安全芯片開啟了新的應用場景，也帶來了新的挑戰。

5G有三大典型應用場景，增強型移動寬帶（ eMBB）、低時延高可靠通信（ uRILC）、大規模機器類通信（mMTC），都對安全加密有更高的要求，特別是后兩者，對終端處理能力和性能要求相當敏感。王鵬表示，只有在芯片底層硬件內置相關的密碼算法引擎，才能更好地確保通信性能和安全加密性能的均衡實現。

“5G的應用會有大約SO%是行業場景，對于智能家居、金融支付、物聯網、工業互聯網等場景，有必要加強商用密碼算法的進一步普及和規模應用，實現產業鏈良性循環，形成對信息及數據安全、應用與服務安全的堅實支撐。”王鵬說。

工業互聯網對安全芯片的要求有三個方面。一是工業數據確權、交易和治理相對于消費數據更為復雜，對安全芯片的算法機制提出更多考驗;二是工業控制對于芯片時延、功耗、靈活性要求更高;三是對芯片可靠性要求更高。蘇琳琳表示，工業環境對終端的標準和要求非常嚴格，工業環境中往往會遇到低溫、高溫、高濕、強干擾、強震動等，都會給設備的安全、穩定性帶來挑戰，安全芯片必須滿足能夠在工控環境下穩定、安全使用的要求。

AI是數字經濟時代的“水電煤”，對安全芯片的性能提出挑戰。馬靖表示，安全芯片要符合商用密碼算法的技術規范，滿足溫度、濕度等環境參數要求，還要結合應用領域對芯片功能、性能及可靠性的特定需求。以AI為例，一款安全芯片要成為支持AI處理的芯片，在保護AI算法知識產權的基礎之上，對安全芯片的性能要求也是一個飛躍。

“安全芯片在可靠性的每一步跨越都是非常大的挑戰，從消費級到工業級再到車規級。”馬靖說。她表示，目前華大電子安全芯片已在國計民生的多個應用領域實現規模應用，其中帶商用密碼的安全芯片更是大批量出貨。針對新基建的新場景和新挑戰，華大電子將結合國計民生重點領域和自身業務方向，持續加強布局。

“盡管《中華人民共和國密碼法》已頒布實施，但是在物聯網領域，由于缺少行業安全規范，基于商用密碼算法的安全芯片在物聯網領域的應用推進進展緩慢;作為安全芯片企業，華大電子正積極推進商用密碼算法在物聯網領域的應用推廣，但力量有限，希望行業主管部]能從規范和標準方面多引導商用密碼算法的應用。”馬靖表示。

蘇琳琳也表示，紫光國微將繼續提供系統可信根、數據安全存儲，保障安全運行以及安全連接，從硬件層面對終端設備進行完整保護，為5G、Al、工業互聯網等新基建重要領域構建安全隧道。

對于商用密碼安全芯片的發展，王鵬提出了兩點建議。一是突出市場和需求引導，對物聯網、金融支付、智能家居、工業互聯網等應用場景，加強商用密碼算法的應用需求牽引和產品市場導向。二是注重軟硬件協同的產業鏈和生態鏈建設。在相關基礎軟件環節上，同步加強軟硬件協同工作，為上層應用和服務創造更為便捷的開發環境和產業支持。他表示，翱捷科技會發揮技術優勢，積極貢獻自己的一份力量。