一种新型云密码计算平台架构及实现

doi:10.3969/j.issn.1671-1122.2019.09.019

信息网络安全 ›› 2019, Vol. 19 ›› Issue (9): 91-95.doi: 10.3969/j.issn.1671-1122.2019.09.019

一种新型云密码计算平台架构及实现

任良钦^1,^2,³, 王伟^1,², 王琼霄^1,^2,³, 鲁琳俪^1,²

1.中国科学院数据与通信保护研究教育中心,北京 100093
2.中国科学院信息工程研究所,北京 100093
3.中国科学院大学网络空间安全学院,北京 100049

收稿日期:2019-07-15 出版日期:2019-09-10 发布日期:2020-05-11
作者简介:
作者简介：任良钦（1995—）,男,山东,硕士,主要研究方向为密码应用;王伟（1988—）,男,河北,助理研究员,博士,主要研究方向为密码应用技术;王琼霄（1982—）,女,辽宁,高级工程师,博士,主要研究方向为网络认证、密码应用;鲁琳俪（1989—）,女,湖北,工程师,硕士,主要研究方向为密码应用。
基金资助:
国家密码发展基金[MMJJ20180221]

A New Cloud Cryptographic Computing Platform Architecture and Implementation

Liangqin REN^1,^2,³, Wei WANG^1,², Qiongxiao WANG^1,^2,³, Linli LU^1,²

1. Data Assurance & Communications Security Center, Beijing 100093, China;
2. Institute of Information Engineering, Chinese Academy of Science, Beijing 100093, China
3. University of Chinese Academy of Science,Beijing 100049, China

Received:2019-07-15 Online:2019-09-10 Published:2020-05-11

摘要/Abstract

摘要：

文章提出一种新型云密码计算平台,通过限速模块和调度底层密码机可以对外提供灵活的密码运算能力,通过统一认证系统识别用户身份并据此对密钥进行隔离。该平台基于符合国家标准的国产密码算法密码机实现了原型系统,可以对外提供合规的国产密码运算。相对于直连密码机,系统性能损耗可以控制在18.201%。

关键词: 云密码计算, 云计算, 密钥隔离, 密钥管理

Abstract:

This paper proposes a cryptographic cloud service platform, which can provide flexible cryptographic operation ability through speed-limiting module and scheduling the underlying cryptographic machine. It can identify the user’s identity through a uniform identity authentication system and isolate the key specifically. The prototype system is implemented based on the cipher machine complying with national standard in this paper. Compared with connect to cipher machine directly, the performance loss can reach 18.201%.

Key words: cloud cryptographic computing, cloud computing, key isolation, key management

中图分类号:

TP309

任良钦, 王伟, 王琼霄, 鲁琳俪. 一种新型云密码计算平台架构及实现[J]. 信息网络安全, 2019, 19(9): 91-95.

Liangqin REN, Wei WANG, Qiongxiao WANG, Linli LU. A New Cloud Cryptographic Computing Platform Architecture and Implementation[J]. Netinfo Security, 2019, 19(9): 91-95.

图/表 3

参考文献 14

[1]	China Internet Network Information Center. 43rd Statistical Report on the Development of Internet in China[R]. Beijing: China Internet Network Information Center, V0228, 2019.
	中国互联网信息中心.第43次中国互联网络发展状况统计报告[R].北京:中国互联网信息中心,V0228,2019.
[2]	WANG Wenxu, ZHANG Jian, CHANG Qing, et al.Research on the Security Problem of Cloud Computing Virtualization Platform[J]. Netinfo Security, 2016, 16(9): 163-168.
	王文旭,张健,常青,等.云计算虚拟化平台安全问题研究[J].信息网络安全,2016,16(9):163-168.
[3]	MEI Donghui, LI Hongling.Research on Load Balancing of Virtual Machine Based on Multiple Objective Hybrid Particle Swarm Optimization[J]. Netinfo Security, 2018, 18(2): 78-83.
	梅东晖,李红灵.基于多目标混合粒子群算法的虚拟机负载均衡研究[J].信息网络安全,2018,18(2):78-83.
[4]	WANG Zewu.Research on Management and Scheduling Technique of Cryptographic Service Cloud[D]. Zhengzhou: PLA Strategic Support Force Information University, 2018.
	王泽武. 密码服务云管理与调度技术研究[D].郑州:战略支援部队信息工程大学,2018.
[5]	CHENG Wangzhao.Research on High Performance Cryptography Service System Based on GPU[D]. Beijing: Institute of Information Engineering, 2019.
	程王钊. 基于GPU的密码服务系统研究[D].北京:信息工程研究所,2019.
[6]	DONG Jiankuo.Research on High Speed Asymmetric Cryptography Implementation Based on GPU[D]. Beijing: Institute of Information Enginerring, 2019.
	董建阔. 基于GPU的非对称密码高速实现技术研究[D].北京:信息工程研究所,2019.
[7]	CHENG W, ZHENG F, PAN W, et al.High-Performance Symmetric Cryptography Server with GPU Acceleration[C]//Springer. ICICS 2017. April 4-6, 2017, Irbid, Jordan. Berlin: Springer, 2017: 529-540.
[8]	SZERWINSKI R, GÜNEYSUT. Exploiting the Power of GPUs for Asymmetric Cryptography[C]//Springer. CHES 2008. August 10-13, 2008, Washington, DC, USA. Berlin: Springer, 2008: 79-99.
[9]	HARRISON O, WALDRON J. Public Key Cryptography on Modern Graphics Hardware[EB/OL]. , 2009-10-15.
[10]	BERNSTEIN DJ, CHEN TR, CHENG C M, et al.ECM on Graphics Cards[C]//Springer. Eurocrypt 2009. April 26-30, 2009, Cologne, Germany. Berlin: Springer, 2009: 483-501.
[11]	BOS J W.Low-latency Elliptic Curve Scalar Multiplication[J]. International Journal of Parallel Programming, 2012, 40(5): 532-550.
[12]	DONG J, ZHENG F, EMMART N, et al.sDPF-RSA: Utilizing Floating-point Computing Power of GPUs for Massive Digital Signature Computations[C]//IEEE. 2018 International Parallel and Distributed Processing Symposium. May 21-25, 2018, Vancouver, British Columbia CANADA. Piscataway, NJ: IEEE, 2018: 599-609.
[13]	PAN W, ZHENG F, ZHAO Y, et al.An Efficient Elliptic Curve Cryptography Signature Server with GPU Acceleration[J]. IEEE Trans on Information Forensics and Srcurity, 2017, 12(1): 111-122.
[14]	YE Weiwei, OU Qingyu, BAI Xiaowu.Research on Authentication Scheme of Cryptographic Service System Based on Service Architecture. Netinfo Security, 2016, 16(5): 37-43.
	叶伟伟,欧庆于,柏小武.基于服务架构的密码服务系统认证方案研究[J].信息网络安全,2016,16(5):37-43.

CPU	Intel Xeon CPU E5-2690v4 at 2.90GHz * 2
GPU	NVIDIA GTX 1080
OS	Ubuntu 16.04x64 LTS
Memory	Kingston DDR4 8GB * 2
Network	Broadcom BCM5720 10 Gigabit

	运算速度/Mbps			GPU利用率/%
消息 /Byte	密码云平台	直连密码机	损耗比	密码云平台	直连密码机
64	29.049	77.106	62.325	30.733	36.083
128	55.676	121.450	54.157	31.467	40.383
256	118.442	152.672	22.420	34.417	40.817
512	250.036	320.851	22.071	41.617	49.317
1024	518.886	660.299	21.416	48.417	61.550
2048	1402.030	1770.140	20.795	82.183	86.383
4096	2676.230	3344.880	19.990	94.250	96.200
8192	4348.740	5316.420	18.201	98.300	96.583

[1]	刘渊, 乔巍. 云环境下基于Kubernetes集群系统的容器网络研究与优化[J]. 信息网络安全, 2020, 20(3): 36-44.
[2]	白嘉萌, 寇英帅, 刘泽艺, 查达仁. 云计算平台基于角色的权限管理系统设计与实现[J]. 信息网络安全, 2020, 20(1): 75-82.
[3]	余奕, 吕良双, 李肖坚, 王天博. 面向移动云计算场景的动态网络拓扑描述语言[J]. 信息网络安全, 2019, 19(9): 120-124.
[4]	王紫璇, 吕良双, 李肖坚, 王天博. 基于共享存储的OpenStack虚拟机应用分发策略[J]. 信息网络安全, 2019, 19(9): 125-129.
[5]	崔艳鹏, 冯璐铭, 闫峥, 蔺华庆. 基于程序切片技术的云计算软件安全模型研究[J]. 信息网络安全, 2019, 19(7): 31-41.
[6]	葛新瑞, 崔巍, 郝蓉, 于佳. 加密云数据上支持可验证的关键词排序搜索方案[J]. 信息网络安全, 2019, 19(7): 82-89.
[7]	田春岐, 李静, 王伟, 张礼庆. 一种基于机器学习的Spark容器集群性能提升方法[J]. 信息网络安全, 2019, 19(4): 11-19.
[8]	赵谱, 崔巍, 郝蓉, 于佳. 一种针对El-Gamal数字签名生成的安全外包计算方案[J]. 信息网络安全, 2019, 19(3): 81-86.
[9]	张振峰, 张志文, 王睿超. 网络安全等级保护2.0云计算安全合规能力模型[J]. 信息网络安全, 2019, 19(11): 1-7.
[10]	邹翔, 陈兵. 基于国产密码算法的印章防伪技术研究[J]. 信息网络安全, 2019, 19(1): 76-82.
[11]	刘敬浩, 平鉴川, 付晓梅. 一种基于区块链的分布式公钥管理方案研究[J]. 信息网络安全, 2018, 18(8): 25-33.
[12]	冯新扬, 沈建京. 一种基于Yarn云计算平台与NMF的大数据聚类算法[J]. 信息网络安全, 2018, 18(8): 43-49.
[13]	陶源, 黄涛, 张墨涵, 黎水林. 网络安全态势感知关键技术研究及发展趋势分析[J]. 信息网络安全, 2018, 18(8): 79-85.
[14]	张琦, 林喜军, 曲海鹏. 云计算中支持授权相等测试的基于身份加密方案[J]. 信息网络安全, 2018, 18(6): 52-60.
[15]	王越, 程相国, 王戌琦. 基于双线性对的密钥隔离群签名方案研究[J]. 信息网络安全, 2018, 18(6): 61-66.

一种新型云密码计算平台架构及实现

A New Cloud Cryptographic Computing Platform Architecture and Implementation

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 3

参考文献 14

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价