[發(fā)明專利]一種面向機載分布式計算平臺的數(shù)據(jù)安全防護方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010103551.6
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111310212B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設計）人: 文鵬程;牛文生;牟明;陸敏敏;楊愛民;朱濤;譚偉偉;趙文
• 申請（專利權(quán)）人: 中航機載系統(tǒng)共性技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06F21/62
• 代理公司: 揚州市蘇為知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 32283
• 代理人: 郭翔

1.一種面向機載分布式計算平臺的數(shù)據(jù)安全防護方法，其特征在于，數(shù)據(jù)安全防護方法基于面向機載分布式計算平臺的數(shù)據(jù)安全防護系統(tǒng)所實現(xiàn)；

所述面向機載分布式計算平臺的數(shù)據(jù)安全防護系統(tǒng)包括硬件層和軟件層；

在所述硬件層，選擇綜合任務管理計算機作為可信計算節(jié)點，并嵌入可信計算硬件模塊；其它計算機作為非可信計算節(jié)點，并配置可信計算軟件插件；系統(tǒng)運行時，由可信計算節(jié)點實現(xiàn)對非可信計算節(jié)點的可信管理與調(diào)度；

在所述軟件層，包括數(shù)據(jù)安全傳輸和數(shù)據(jù)安全存儲兩部分；

所述數(shù)據(jù)安全傳輸位于數(shù)據(jù)分發(fā)服務層，實現(xiàn)身份認證、數(shù)據(jù)加解密和訪問控制操作，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全；

所述數(shù)據(jù)安全存儲位于數(shù)據(jù)存儲服務層，實現(xiàn)身份認證和數(shù)據(jù)加解密操作，確保數(shù)據(jù)在存儲過程中的安全；

1）數(shù)據(jù)安全傳輸，包括以下步驟：

身份認證：

1.1）可信計算節(jié)點通過可信計算硬件模塊，完成自身可信度量；

1.2）可信計算節(jié)點向非可信計算節(jié)點發(fā)送身份認證請求；

1.3）非可信計算節(jié)點運行可信計算軟件插件，獲取軟硬件度量日志，完成哈希運算；

1.4）非可信計算節(jié)點向可信計算節(jié)點發(fā)送軟硬件度量日志和哈希運算結(jié)果；

1.5）可信計算節(jié)點在生成AIK證書后，通過AIK證書和對應的公鑰以及接收到的軟硬件度量日志和哈希運算結(jié)果，對非可信計算節(jié)點進行身份認證；

認證通過，轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)加解密操作；否則，未通過身份認證的非可信計算節(jié)點僅執(zhí)行常規(guī)的功能性數(shù)據(jù)讀寫；

數(shù)據(jù)加解密：

1.6）計算節(jié)點執(zhí)行握手協(xié)議，生成對稱密鑰，對數(shù)據(jù)進行加解密；

訪問控制：

步驟1.6）包括以下流程：

1.61）非可信計算節(jié)點向可信計算節(jié)點發(fā)送握手請求；

1.62）可信計算節(jié)點接收到該請求后，調(diào)用自身的密鑰生成函數(shù)，得到共享密鑰對，分別為公鑰public_key_1和私鑰private_key_1,存儲private_key_1后生成隨機數(shù)n1，將public_key_1和n1發(fā)送給非可信計算節(jié)點；

1.63）非可信計算節(jié)點接收到該信息后，調(diào)用自身的密鑰生成函數(shù)，得到共享密鑰對，分別為公鑰public_key_2和私鑰private_key_2,存儲private_key_2后生成隨機數(shù)n2，同時調(diào)用共享密鑰合成函數(shù)，對public_key_1和public_key_2進行合成，得到secret_key，將public_key_2和n1、n2發(fā)送給可信計算節(jié)點；

1.64）可信計算節(jié)點首先認證n1的正確性，認證通過后，調(diào)用共享密鑰合成函數(shù)，對public_key_1和public_key_2進行合成，得到secret_key，使用該密鑰并調(diào)用AES對稱加密算法加密n2后，發(fā)送至非可信計算節(jié)點；

1.65）非可信計算節(jié)點根據(jù)自己之前得到的secret_key，調(diào)用AES對稱加密算法解密該信息，認證n2的正確性；認證通過后，至此，可信計算節(jié)點和非可信計算節(jié)點均持有密鑰secret_key，配合AES對稱加密算法，即可進行數(shù)據(jù)的加解密；

1.7）可信計算節(jié)點根據(jù)權(quán)限文件，確定可信計算節(jié)點和非可信計算節(jié)點的安全域等級；

1.8）計算節(jié)點對應執(zhí)行不同等級安全域上的數(shù)據(jù)讀寫；同時，檢測數(shù)據(jù)讀寫是否存在異常；

存在異常，執(zhí)行步驟1.9）；不存在異常，循環(huán)執(zhí)行步驟1.8），直至數(shù)據(jù)讀寫任務結(jié)束；

1.9）可信計算節(jié)點進行安全狀態(tài)評估，制定安全域重構(gòu)策略，更新權(quán)限文件；之后，跳轉(zhuǎn)至步驟1.7）；

2）數(shù)據(jù)安全存儲，包括以下步驟：

2.1）安全管理組件運行于可信計算節(jié)點；初始使用時，對安全管理組件的身份信息進行認證，確保其處于可信狀態(tài)；

2.2）安全管理組件對參與數(shù)據(jù)存儲的計算節(jié)點存儲介質(zhì)進行身份認證；

2.3）安全管理組件生成對稱密鑰，對數(shù)據(jù)進行加解密；

2.4）計算節(jié)點存儲介質(zhì)完成密文數(shù)據(jù)存儲。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向機載分布式計算平臺的數(shù)據(jù)安全防護方法，其特征在于，所述可信計算硬件模塊為SoC專用芯片形式的TPM可信平臺模塊或基于FPGA開發(fā)的TPM可信平臺模塊。