基于國(guó)密算法的密碼服務(wù)中臺(tái)架構(gòu)在稅務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

董亮亮

（航天信息股份有限公司 北京 100086）

引言

稅務(wù)信息系統(tǒng)關(guān)系國(guó)計(jì)民生和社會(huì)穩(wěn)定，是我國(guó)最重要的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施之一，國(guó)家出臺(tái)一系列相關(guān)法律法規(guī)，以確保稅務(wù)信息系統(tǒng)和稅務(wù)數(shù)據(jù)的安全性。密碼技術(shù)一直是驅(qū)動(dòng)我國(guó)稅務(wù)信息系統(tǒng)和稅務(wù)稅務(wù)數(shù)據(jù)安全的重要驅(qū)動(dòng)力，在未來(lái)智慧稅務(wù)領(lǐng)域會(huì)更加全面、更加合理的應(yīng)用，其最重要特征之一就是通過(guò)密碼算法保護(hù)稅務(wù)數(shù)據(jù)資源，密碼技術(shù)與稅務(wù)數(shù)據(jù)、社會(huì)生活、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、國(guó)家治理等各個(gè)層面都與數(shù)據(jù)安全息息相關(guān)，稅務(wù)信息系統(tǒng)中的密碼服務(wù)非常的重要。

1 問(wèn)題及現(xiàn)狀

1.1 存在密碼孤島現(xiàn)象

我國(guó)稅務(wù)系統(tǒng)信息化建設(shè)工作相比西方發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，在稅務(wù)系統(tǒng)密碼服務(wù)建設(shè)初期，存在缺乏統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等缺點(diǎn)，導(dǎo)致各單位建設(shè)各自的稅務(wù)信息系統(tǒng)密碼服務(wù)，以滿(mǎn)足本單位稅務(wù)業(yè)務(wù)需求為主。數(shù)據(jù)顯示目前各省稅務(wù)信息系統(tǒng)均有采購(gòu)服務(wù)器密碼機(jī)、簽名服務(wù)器、電子簽章、智能密碼鑰匙等設(shè)備，密碼設(shè)備因?yàn)榕f建設(shè)方案等原因，存在部分密碼設(shè)備不可共享和密碼孤島現(xiàn)象，如部分東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)稅務(wù)信息化程度較高、密碼設(shè)備資源較豐富，存在較普遍的密碼資源冗余現(xiàn)象，少部分經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)因資金等問(wèn)題稅務(wù)信息化程度較差、密碼設(shè)備資源較缺乏。因密碼服務(wù)孤島問(wèn)題部分東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)冗余的密碼服務(wù)能力不能為西部省份服務(wù)，密碼資源得不到充分利用[1]。

1.2 密碼設(shè)備種類(lèi)、廠商和采用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)繁雜

由于在稅務(wù)系統(tǒng)密碼服務(wù)建設(shè)初期缺乏指定統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)一規(guī)劃等缺點(diǎn)，各單位通過(guò)選擇自己的密碼服務(wù)商來(lái)建設(shè)密碼服務(wù)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)顯示目前各省稅務(wù)信息系統(tǒng)均有采購(gòu)服務(wù)器密碼機(jī)、簽名服務(wù)器、電子簽章、智能密碼鑰匙等設(shè)備廠家如三未信安、得安科技、漁翁科技等廠商達(dá)十幾家之多，密碼服務(wù)系統(tǒng)也采取不同的密碼算法標(biāo)準(zhǔn)，包括RSA、DES、AES、SHA-1等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)密碼算法，也有單位采用SM1、SM2、SM3、SM4等多種密碼算法，密碼強(qiáng)度不一，采用標(biāo)準(zhǔn)也不一。導(dǎo)致稅務(wù)系統(tǒng)密碼設(shè)備管理難，運(yùn)維難、服務(wù)能力擴(kuò)展難、各業(yè)務(wù)系統(tǒng)兼容難等問(wèn)題。

1.3 大數(shù)據(jù)密碼應(yīng)用有待提高

由于稅務(wù)信息系統(tǒng)規(guī)劃和技術(shù)等因素，稅務(wù)數(shù)據(jù)社會(huì)價(jià)值沒(méi)有充分體現(xiàn)，當(dāng)前稅務(wù)數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘和拓展力度不夠，沒(méi)有架起企業(yè)間產(chǎn)銷(xiāo)橋梁，對(duì)企業(yè)資金流困難沒(méi)有起到更好的幫助，沒(méi)有通過(guò)納稅數(shù)據(jù)與融資服務(wù)之間架起橋梁。加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的深入挖掘，采用大數(shù)據(jù)安全技術(shù)、稅務(wù)數(shù)據(jù)脫敏技術(shù)、稅務(wù)數(shù)據(jù)鑒權(quán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)稅務(wù)大數(shù)據(jù)的安全前提下的全國(guó)性集中，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用常態(tài)化。及時(shí)掌握社會(huì)上企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況，精準(zhǔn)制定困難企業(yè)的幫扶政策，提供有稅收優(yōu)惠政策，減輕稅收負(fù)擔(dān)、激發(fā)企業(yè)活力。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)稅物數(shù)據(jù)分析，掌握行業(yè)、地區(qū)、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、所有制類(lèi)型等經(jīng)營(yíng)情況，為政策決策提供參考。

稅物數(shù)據(jù)具有及時(shí)性強(qiáng)、覆蓋面廣、準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)，利用好稅物數(shù)據(jù)發(fā)揮稅收在國(guó)家治理中的基礎(chǔ)性、支柱性、保障性作用，助力構(gòu)建新發(fā)展格局。

1.4 存在數(shù)據(jù)明文保存現(xiàn)象

稅務(wù)數(shù)據(jù)是稅務(wù)信息系統(tǒng)核心的資產(chǎn)，稅務(wù)數(shù)據(jù)的丟失、破壞或泄漏，會(huì)給我國(guó)稅務(wù)安全帶來(lái)難以估量的損失。對(duì)稅務(wù)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密是數(shù)據(jù)安全防護(hù)中最核心的手段之一。包括非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，比如數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。尤其是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通常所承載的是非常集中且極有價(jià)值的信息，因而對(duì)其進(jìn)行加密保護(hù)尤為重要。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，省局稅務(wù)信息系系統(tǒng)中部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)，存在不經(jīng)過(guò)密碼技術(shù)加密，直接以明文形式保存在磁盤(pán)或者數(shù)據(jù)庫(kù)中，存在稅務(wù)數(shù)據(jù)泄密風(fēng)險(xiǎn)。

1.5 密碼服務(wù)擴(kuò)展性差

我國(guó)稅務(wù)系統(tǒng)密碼服務(wù)建設(shè)初期，各單位建設(shè)各自的稅務(wù)信息系統(tǒng)密碼服務(wù)，以滿(mǎn)足本單位稅務(wù)業(yè)務(wù)需求為主。雖然目前各省稅務(wù)信息系統(tǒng)均有采購(gòu)服務(wù)器密碼機(jī)、簽名服務(wù)器、電子簽章、智能密碼鑰匙等設(shè)備，但是以上密碼資源主要針對(duì)固定稅務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景使用，存在服務(wù)對(duì)象單一、服務(wù)模式單一、服務(wù)能力有限，密碼服務(wù)不能彈性擴(kuò)充，服務(wù)對(duì)象不能彈性擴(kuò)充，服務(wù)類(lèi)型不能彈性擴(kuò)充，不利于我國(guó)迅速發(fā)展的稅務(wù)信息化安全建設(shè)快速發(fā)展。

2 國(guó)密算法的密碼服務(wù)中臺(tái)架構(gòu)研究

基于國(guó)密算法的密碼服務(wù)中臺(tái)架構(gòu)通過(guò)將多個(gè)異構(gòu)的密碼設(shè)備抽象為密碼資源，按照統(tǒng)一管理、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建設(shè)的要求進(jìn)行調(diào)度管理，并對(duì)稅務(wù)信息系統(tǒng)提供安全、統(tǒng)一、高效的分布式密碼服務(wù)，有效促進(jìn)稅務(wù)系統(tǒng)合規(guī)應(yīng)用商用密碼。同時(shí)，以此為抓手逐步建設(shè)稅務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)范、自主可控的密碼應(yīng)用管理體系，實(shí)現(xiàn)密碼應(yīng)用與稅務(wù)重要信息系統(tǒng)深度融合，充分發(fā)揮密碼對(duì)稅務(wù)網(wǎng)絡(luò)安全的保障作用。利用密碼技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、使用等全生命周期進(jìn)行保密性、完整性、真實(shí)性、不可否認(rèn)性等安全保護(hù)，并促進(jìn)數(shù)據(jù)開(kāi)放共享中的數(shù)據(jù)安全管控。使用基于密鑰分割的協(xié)同簽名技術(shù)，在客戶(hù)端不需要專(zhuān)用證書(shū)介質(zhì)的情況下，為稅務(wù)信息系統(tǒng)提供基于稅務(wù)數(shù)字證書(shū)的用戶(hù)簽名及驗(yàn)證、身份認(rèn)證等應(yīng)用安全支撐服務(wù)，有效支撐移動(dòng)辦公、移動(dòng)辦稅等創(chuàng)新業(yè)務(wù)的開(kāi)展[2]。

2.1 設(shè)計(jì)原則

基于國(guó)密算法的密碼服務(wù)中臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)中，密碼服務(wù)依托稅務(wù)數(shù)字證書(shū)系統(tǒng)、協(xié)同簽名系統(tǒng)、安全支撐平臺(tái)、稅務(wù)信息系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)提安全支撐，實(shí)現(xiàn)稅務(wù)系統(tǒng)移動(dòng)端加固、稅務(wù)數(shù)據(jù)水印、稅務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)加密、稅務(wù)業(yè)務(wù)加密、用戶(hù)身份認(rèn)證、時(shí)間戳服務(wù)等多種形式的安全支撐[3]。密碼系統(tǒng)遵循以下基本原則：

合法性原則：稅務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循《中華人民共和國(guó)電子簽名法》《密碼法》等法律法規(guī)，符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)。

嚴(yán)密性原則：所有稅務(wù)系統(tǒng)密碼服務(wù)在提供密碼服務(wù)之前都要通過(guò)驗(yàn)證用戶(hù)身份。

先進(jìn)性原則：密碼組件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該使用java+微服務(wù)技術(shù)，使得系統(tǒng)具有較強(qiáng)的生命力，而不至于因?yàn)椴捎玫拈_(kāi)發(fā)技術(shù)落后而導(dǎo)致系統(tǒng)被淘汰。

開(kāi)放性原則：密碼組件系統(tǒng)必須與現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，接口函數(shù)齊全，集成開(kāi)發(fā)工作量少。

擴(kuò)展性原則：系統(tǒng)建成后，不僅需要滿(mǎn)足現(xiàn)階段應(yīng)用系統(tǒng)需求，還要求系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性和適應(yīng)能力，以便于通過(guò)模塊化的擴(kuò)展能夠滿(mǎn)足未來(lái)各種新的需求。

2.2 架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于國(guó)密算法的密碼服務(wù)中臺(tái)主要包括密碼應(yīng)用服務(wù)、用戶(hù)應(yīng)用管理、統(tǒng)一密鑰管理、密碼設(shè)備管理、安全管理及監(jiān)控幾個(gè)部分。密碼資源管理服務(wù)模塊通過(guò)接入各種類(lèi)型的密碼設(shè)備獲得密碼運(yùn)算資源，向稅務(wù)信息系統(tǒng)提供各類(lèi)密碼應(yīng)用服務(wù)。

系統(tǒng)劃分為用戶(hù)層，應(yīng)用接口層、密碼資源管理層、數(shù)據(jù)處理層、密碼設(shè)備層。

2.2.1 用戶(hù)層

用戶(hù)層由國(guó)家稅務(wù)總局和各省局稅務(wù)信息系統(tǒng)組成，主要包括安全支撐平臺(tái)、電子稅務(wù)局系統(tǒng)、自然人電子稅務(wù)局、大數(shù)據(jù)云平臺(tái)、核心征管系統(tǒng)和其他稅務(wù)信息系統(tǒng)，以上系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)用接口層的各種密碼組件，調(diào)用數(shù)據(jù)加解密、簽名驗(yàn)證、時(shí)間戳、水印、數(shù)據(jù)脫敏等接口獲取統(tǒng)密碼服務(wù)。

2.2.2 應(yīng)用接口層

應(yīng)用接口層是最靠近用戶(hù)的一層，主要以接口服務(wù)的形式為稅務(wù)信息系統(tǒng)提供服務(wù)，支持支持Java、C/C++、C#等主流開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，為稅務(wù)信息系統(tǒng)提供功能豐富的各種密碼服務(wù)接口。

2.2.3 密碼資源管理層

業(yè)務(wù)邏輯層是密碼組件系統(tǒng)的核心，他主要有國(guó)密算法密碼服務(wù)、稅務(wù)應(yīng)用接入管理、平臺(tái)密碼設(shè)備集中管理、平臺(tái)密鑰集中管理，統(tǒng)一安全管理及運(yùn)維監(jiān)控等子服務(wù)組成。

2.2.4 數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)層是密碼組件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)層，主要是由眾多主流數(shù)據(jù)庫(kù)組成，存貯了密碼組件系統(tǒng)中眾多的配置信息、權(quán)限信息、密鑰信息等，是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)核心。

2.2.5 密碼設(shè)備層

密碼設(shè)備層是整個(gè)密碼組件的密碼運(yùn)算核心，由眾多的密碼設(shè)備組成包括云密碼機(jī)、簽名服務(wù)器、時(shí)間戳服務(wù)器、電子簽章等類(lèi)型密碼設(shè)備。

2.3 部署設(shè)計(jì)

密碼服務(wù)中臺(tái)部署原則按照“總局—省局”兩級(jí)部署、內(nèi)外網(wǎng)隔離部署，部署詳細(xì)描述如下：

（1）“總局—省局”兩級(jí)部署設(shè)計(jì)，按照標(biāo)書(shū)要求在國(guó)家稅務(wù)總局部署一級(jí)平臺(tái)，在全國(guó)各省級(jí)稅務(wù)局部署密碼服務(wù)系統(tǒng)，系統(tǒng)采取集群方式部署在稅務(wù)機(jī)房，各省級(jí)節(jié)點(diǎn)應(yīng)定時(shí)將系統(tǒng)運(yùn)行狀況、密碼服務(wù)情況、運(yùn)行警報(bào)等信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上報(bào)到總局節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，總局系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)集中展示與監(jiān)控。

（2）稅務(wù)節(jié)點(diǎn)部署遵循“內(nèi)外隔離、統(tǒng)一管理、分布服務(wù)”的原則，稅務(wù)業(yè)務(wù)分別在稅務(wù)專(zhuān)網(wǎng)區(qū)和稅務(wù)互聯(lián)網(wǎng)獨(dú)立部署。在統(tǒng)一管理和集中展示的基礎(chǔ)上，分別為稅務(wù)業(yè)務(wù)專(zhuān)網(wǎng)區(qū)和稅務(wù)互聯(lián)網(wǎng)區(qū)兩個(gè)安全域的稅務(wù)信息系統(tǒng)提供安全服務(wù)。

3 稅務(wù)領(lǐng)域綜合應(yīng)用場(chǎng)景

稅務(wù)密碼服務(wù)中臺(tái)是就經(jīng)過(guò)對(duì)當(dāng)前我國(guó)稅務(wù)信息系統(tǒng)密碼應(yīng)用情況深入調(diào)研和仔細(xì)分析后，綜合考量當(dāng)前我國(guó)稅務(wù)信息系統(tǒng)的密碼應(yīng)用痛點(diǎn)和密碼技術(shù)水平現(xiàn)狀，形成的一個(gè)綜合性稅務(wù)密碼應(yīng)用方案，最終目標(biāo)是建設(shè)一個(gè)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、多種密碼功能、高度擴(kuò)展性、兼容多種設(shè)備的綜合性的密碼服務(wù)平臺(tái)[4]。

接下來(lái)一稅務(wù)核心征管系統(tǒng)、安全支撐平臺(tái)、稅務(wù)決策系統(tǒng)、稅務(wù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)、稅局OA系統(tǒng)為例，展現(xiàn)其應(yīng)用場(chǎng)景：

3.1 稅務(wù)核心征管密碼應(yīng)用場(chǎng)景

核心征管系統(tǒng)涵蓋稅收征管業(yè)務(wù)流程中的所有主要工作環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了稅務(wù)機(jī)關(guān)與銀行、國(guó)庫(kù)等外部機(jī)構(gòu)的協(xié)同工作，密碼服務(wù)中臺(tái)為核心征管系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)加解密、簽名驗(yàn)證、數(shù)字證書(shū)等服務(wù)，解決核心征管系統(tǒng)和與其他信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)交互場(chǎng)景中的數(shù)據(jù)加解密、數(shù)據(jù)簽名驗(yàn)證、身份認(rèn)證等安全需求。

核心征管工作流過(guò)程集成、過(guò)程自動(dòng)化和過(guò)程管理，實(shí)現(xiàn)“業(yè)務(wù)流程驅(qū)動(dòng)”，支持各級(jí)稅務(wù)機(jī)關(guān)之間相關(guān)業(yè)務(wù)流程的全面整合，密碼服務(wù)中臺(tái)為核心征管工作流提供簽名驗(yàn)證、數(shù)字證書(shū)、電子簽章等服務(wù)，解決核心征管工作流交互場(chǎng)景中的不可否認(rèn)、身份認(rèn)證、簽章等安全需求。

3.2 稅務(wù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)密碼應(yīng)用場(chǎng)景

稅務(wù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)集中全國(guó)稅務(wù)系統(tǒng)的核心征管、個(gè)人稅收管理、電子底賬、出口退稅等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以及部分省級(jí)單位的特定應(yīng)用數(shù)據(jù)和相關(guān)第三方數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)安全防護(hù)壓力大，密碼服務(wù)中臺(tái)為稅務(wù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供簽名驗(yàn)證、數(shù)字證書(shū)、數(shù)字水印、數(shù)據(jù)脫敏等服務(wù)，解決稅務(wù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)場(chǎng)景中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)脫敏、數(shù)據(jù)鑒權(quán)、身份認(rèn)證等安全需求，保證稅務(wù)數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)、傳輸、脫敏、鑒權(quán)等方面的安全需求。

3.3 稅務(wù)安全支撐平臺(tái)密碼應(yīng)用場(chǎng)景

密碼服務(wù)中臺(tái)為金稅三期應(yīng)用安全支撐平臺(tái)提供數(shù)字證書(shū)、數(shù)據(jù)加密、加密通訊、簽名驗(yàn)證等服務(wù)，密碼服務(wù)中臺(tái)采用國(guó)密SM2、SM3、SM4標(biāo)準(zhǔn)算法，和標(biāo)準(zhǔn)國(guó)密SDF接口進(jìn)行對(duì)接，完成與安全支撐平臺(tái)密碼接口對(duì)接、滿(mǎn)足安全支撐平臺(tái)身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)、簽名驗(yàn)證、安全審計(jì)等密碼服務(wù)需求。

3.4 稅務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)加密場(chǎng)景場(chǎng)景

稅務(wù)系統(tǒng)中是用來(lái)大量的數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)分庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，用以保存海量涉稅數(shù)據(jù)，并進(jìn)行合理的組織、存儲(chǔ)與使用。密碼服務(wù)中臺(tái)為稅務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫(kù)透明加解密、解決數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)的脫敏和數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，密碼中臺(tái)的益處體現(xiàn)在

◆國(guó)稅總局統(tǒng)一規(guī)劃，避免稅務(wù)密碼設(shè)施重復(fù)建設(shè)，減少密碼資源建設(shè)成本。

◆采用微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)穩(wěn)定性好、負(fù)載能力強(qiáng)、能夠快速擴(kuò)展。

◆采用標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)密接口，密碼算法強(qiáng)度安全可靠。

◆統(tǒng)一密碼策略管理，保證總局對(duì)全國(guó)稅務(wù)系統(tǒng)密碼安全的管控。

◆統(tǒng)一密碼設(shè)備管理，實(shí)現(xiàn)密碼設(shè)備集中、統(tǒng)一管理和維護(hù)。

◆統(tǒng)一密碼服務(wù)管理，實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)和融合共享。

◆統(tǒng)一監(jiān)控服務(wù)，保證國(guó)稅總局對(duì)全國(guó)稅務(wù)業(yè)務(wù)掌控。