9、硬件安全模块与安全多方计算技术解析

硬件安全模块与安全多方计算技术解析

1. 硬件安全模块（HSM）概述

硬件安全模块（HSM）是一种专门的设备，用于执行加密操作，存储公私钥对及其相关的秘密值。它在多个行业中广泛应用，包括银行、保险、数字身份和区块链等领域，以保障数据安全。

1.1 HSM 的定义与功能

HSM 在加密过程中起着关键作用，主要负责收集和存储公私钥对及其相关秘密值。它通常应用于关键基础设施，如支付解决方案、互联网加密系统和证书管理系统。
- 密钥生成与存储 ：HSM 使用随机数源生成公私钥对，并将其存储在设备中。部分系统还支持将秘密值备份到外部存储设备，如 USB 存储设备、硬盘、智能卡或其他数字媒体。
- 保护机制 ：HSM 不仅提供逻辑保护，还具备物理保护功能。一些设备配备了防篡改功能，如日志记录和警报机制，甚至在检测到篡改时会清除所有内容，使其无法使用。
- 隔离加密过程 ：HSM 能够将加密过程与其他操作隔离开来，从而提高处理效率并增强安全性。

1.2 HSM 的应用趋势

HSM 已经在多个应用场景中使用了 20 多年。一项调查显示，HSM 主要用于密钥管理和支付领域。随着云计算的发展，数据存储变得更加复杂，企业数据存储在云端的比例从 2015 年的 30% 增加到 2022 年的 60%。为了保护数据安全，双密钥加密技术应运而生，它使用两个密钥对数据进行加密，一份存储在 HSM 中，另一份存储在云端，只有同时拥有两个密钥才能访问数据。此外，全球支付市场的扩张也导致对 HSM 的需求增加，同时，汽车行业等