2023机密计算：现状与展望报告-中国科学院_22页_2mb

2023计算产业生态大会总结

核心内容

2023计算产业生态大会聚焦“机密计算：现状与展望”，旨在探讨数据使用安全在数字时代的重要性及技术发展趋势。大会指出，随着数据成为数字时代的战略资源，数据安全需求日益增强，特别是在云计算、大数据、移动设备和物联网等新兴场景中，对“使用中数据”的保护成为关键挑战。

主要观点

• 数据使用安全的重要性：当前数据安全主要关注传输和存储阶段，而使用中数据的安全性却成为最薄弱环节。随着数据处理场景的多样化，对数据在运行态的保护需求愈发迫切。
• 机密计算作为核心解决方案：机密计算是一种保护使用中数据的计算范式，通过可信执行环境（TEE）实现硬件级隔离，保障数据的机密性和完整性。其被视为目前最为现实的数据使用安全技术。
• 技术路线与发展方向：X86体系的机密计算技术相对成熟，而ARM和RISC V体系也在快速发展。系统级TEE方案受到更多关注，成为未来重要发展方向。
• 安全机制与构建技术：机密计算涵盖多种安全机制，如平台安全启动、度量、证明、隔离、可信存储、内存加密等。TEE构建技术包括基于硬件、指令集扩展、软件和异构可信等不同方案。
• 应用实例与潜力：机密计算已在多个领域展现出应用潜力，如电子政务、金融风控、医疗研究、联合营销等，但其应用仍面临跨场景、多样性和高安全性的挑战。
• 未来展望：大会强调，机密计算的实用化、标准化、协同发展和深入应用是未来发展的四大方向。

关键信息

数据安全现状与挑战

• 数据是数字时代的基础性战略资源，数据安全需求日益凸显。
• 国家层面已出台多项政策，如《数据安全法》《个人信息保护法》，推动数据安全与隐私保护。
• 77%的企业认为传统安全模型不再适用，94%的企业认为数据在使用中面临更高风险。

机密计算技术概述

• 定义：机密计算是通过在可信执行环境（TEE）中执行计算来保护使用中的数据，提供硬件级系统隔离。
• 技术路线：
  • Intel SGX/TDX：支持数据机密性和完整性，适用于云服务器。
  • AMD SEV：支持虚拟机级别的数据保护。
  • ARM TrustZone/CCA：支持进程或虚拟机级别的安全隔离。
  • KeyStone：基于RISC V架构，支持进程或虚拟机级别的数据保护。
• 典型方案：
  • IRON方案：基于Intel SGX实现函数加密。
  • PoS方案：基于Intel SGX实现公钥密码和标识密码功能。

机密计算研究现状

• 信任模型：研究重点在于解耦CPU厂商与平台的信任关系，建立通用证明框架，以及实现不同TEE架构的兼容性信任。
• 安全架构：包括系统级、应用级、异构TEE和密钥保护安全架构，不同架构的保护边界和对象各有侧重。
• 安全机制：涵盖平台安全启动、度量、证明、隔离、可信存储、内存加密等，已有成熟方案。
• TEE构建技术：包括基于离散芯片、指令集扩展、软件和异构可信的构建方案，各有优劣。
• 平台安全服务框架：强调增强应用安全性、扩展平台易用性和兼容性，形成通用服务框架标准。

未来发展方向

1. 实用化研究：推动基础方法和关键技术的实用化和创新研究，为技术发展提供理论基础。
2. 标准化需求：制定统一的机密计算标准，包括算法、接口、软硬件加速、平台功能、安全管理等。
3. 协同发展：加强硬件、密码技术、隐私机制、安全协议、可信计算、虚拟化和操作系统等领域的协同创新。
4. 深入应用：推动机密计算在更多场景中的应用，如数据共享、联合风控、医疗研究等，加速“产学研用”融合，构建韧性生态体系。

总结

机密计算作为数据使用安全的重要技术手段，正在成为数字时代保障数据安全的核心范式。其发展不仅依赖于硬件技术的突破，还需要软件、算法、隐私保护等多方面的协同创新。未来，机密计算将在标准化、实用化和跨领域融合方面取得更大进展，为数据安全和隐私保护提供更全面的解决方案。