PCIE密碼卡
伴隨云計(jì)算的發(fā)展,虛擬化技術(shù)作為其核心之一也取得了深刻的發(fā)展。但是,虛擬化也暴露出了各種安全問(wèn)題,解決這些問(wèn)題的核心的手段就是虛擬環(huán)境的數(shù)據(jù)加密。但是目前虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)加密的方式還存在很多的不足,比如密鑰安全性不足,密碼算法性能低下等問(wèn)題。在提出一個(gè)更為合理、安全、的解決方案,以適應(yīng)虛擬環(huán)境對(duì)于數(shù)據(jù)加密的需求。為解決密碼卡虛擬化下性能的不足,巧妙利用PCIe總線高帶寬的優(yōu)勢(shì),通過(guò)SR-IOV技術(shù),輔以FPGA硬件作為運(yùn)算加速平臺(tái),成功設(shè)計(jì)出基于SR-IOV虛擬化技術(shù)的高速密碼卡。該密碼卡兼顧了現(xiàn)有計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)架構(gòu),在開(kāi)啟SR-IOV功能后,可以更好得適應(yīng)支持SR-IOV技術(shù)的硬件平臺(tái),為計(jì)算平臺(tái)提供了高速的虛擬化密碼服務(wù)。在實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)密碼卡SHA1密碼算法的硬件加速前提下,借用SR-IOV中VF的特性將其推廣到虛擬機(jī)內(nèi)部,解決軟件模擬密碼卡固有的無(wú)法有效進(jìn)行物理隔離的問(wèn)題。
PCIE密碼卡
信息安全是一個(gè)綜合性的交叉科學(xué)領(lǐng)域，廣泛涉及數(shù)學(xué)、密碼學(xué)、計(jì)算機(jī)、通信、控制、人工智能、安全工程、人文科學(xué)等諸多學(xué)科，是近幾年迅速發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)學(xué)科領(lǐng)域。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)谙硎苄畔①Y源所帶來(lái)的巨大的利益時(shí)，也要面臨著信息安全的嚴(yán)峻考驗(yàn)。信息的安全問(wèn)題日益突出，基于密碼學(xué)原理的各種安全應(yīng)用越來(lái)越廣泛，數(shù)據(jù)加密已經(jīng)深入到信息應(yīng)用的各個(gè)角落。至今，密碼技術(shù)是取得信息安全性有效的一種方法，是信息安全的核心技術(shù)。通過(guò)數(shù)據(jù)加密，人們可以有效地保證通信線路上的內(nèi)容不被泄露，而且還可以檢驗(yàn)傳送信息的完整性。
PCIE密碼卡
目前現(xiàn)有普通的密碼卡功能不完善，缺乏毀鑰機(jī)制，密鑰存儲(chǔ)也不安全。采用zynq主處理器作為板上核心，fpga模塊和arm處理器采用高速片內(nèi)總線連接方式進(jìn)行互連，提高了數(shù)據(jù)交互性能，降低了系統(tǒng)間延遲，提高了系統(tǒng)性能，降低了系統(tǒng)成本；同時(shí)由于采用內(nèi)部高速總線互連和pcie接口，提升了數(shù)據(jù)傳輸性能，采用fpga模塊實(shí)現(xiàn)算法運(yùn)算，提高了算法性能，系統(tǒng)整體性能也獲得了極大的提升，存儲(chǔ)模塊可以提供海量的密鑰存儲(chǔ)，存儲(chǔ)空間可以提升數(shù)萬(wàn)。
PCIE密碼卡技術(shù)
數(shù)字簽名的產(chǎn)生和驗(yàn)證：可以根據(jù)需要利用內(nèi)部存儲(chǔ)的SM2密鑰對(duì)或外部導(dǎo)入SM2 私鑰對(duì)請(qǐng)求數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字簽名。
數(shù)字信封功能：支持基于SM2 密碼算法的數(shù)字信封功能，并支持由內(nèi)部密鑰保護(hù)到外部密鑰保護(hù)的數(shù)字信封轉(zhuǎn)換功能。
物理隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生：采用物理噪聲源產(chǎn)生器芯片生成隨機(jī)數(shù)。
安全密鑰存儲(chǔ)：采用“設(shè)備保護(hù)密鑰‐ 用戶密鑰（卡內(nèi)SM2密鑰對(duì)/KEK） ‐會(huì)話密鑰”的三層密鑰保護(hù)結(jié)構(gòu)，保證用戶密鑰及應(yīng)用系統(tǒng)的安全性。保證關(guān)鍵密鑰在任何時(shí)候不以明文形式出現(xiàn)在設(shè)備外。
用戶訪問(wèn)權(quán)限控制：具有用戶管理功能，加強(qiáng)密碼設(shè)備自身的安全性。 基于智能卡的分級(jí)使得訪問(wèn)控制更加安全的。
可靠的密鑰備份機(jī)制：備份恢復(fù)采用安全的門限秘密共享技術(shù)實(shí)現(xiàn)備份密鑰的分割存放，既保證了備份數(shù)據(jù)的安全性，也保證了系統(tǒng)備份的可靠性。
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