一种适用于多种密码设备的密码服务平台的制作方法

本发明涉及信息安全，具体涉及一种适用于多种密码设备的密码服务平台及方法，应用场景涵盖政务、金融、运营商、大型企业等对密码服务安全性、可靠性要求较高的领域，可适配云密码设备集群、多代密码设备升级改造等场景，支撑加密解密、数字签名、密钥管理等各类密码运算需求，尤其适用于多版本密码设备混合部署、逐步升级的过渡场景，满足政务云、金融云等多租户场景下的密码服务统一管控需求。

背景技术：

1、随着密码技术的快速迭代与业务场景的不断拓展，密码设备设备逐渐呈现多版本、异构化共存的行业格局。在实际工程部署中，各机构通常采用逐步升级、分批替换的方式更新密码设备，导致同一运行环境中同时存在不同厂商生产、不同代际、不同固件版本、不同算法支持能力及不同安全认证等级的密码设备，部分场景还会混合部署软件密码模块与硬件密码设备，形成结构复杂的密码设备资源池。

2、目前，针对多版本异构密码设备的管理及服务提供，行业内主要采用一对一适配的传统模式，即上层业务系统需分别适配不同类型的密码设备，存在诸多技术痛点。同时，随着密码资源池化、集约化需求的不断提升，传统直连式密码服务模式已无法满足云计算、大数据场景下高并发、高可用的业务需求，亟需一种统一的密码服务平台，实现多版本密码设备的集中管理、智能调度及标准化服务输出。

3、现有技术中存在采用分散式适配加静态调度的模式管理多版本密码设备并提供服务，其具体技术方案如下：针对每类密码设备开发专属驱动程序，实现业务系统与密码设备直连，驱动程序与密码设备型号、版本强绑定；上层业务系统需集成多种密码设备驱动，针对不同密码运算请求手动指定执行设备；密码设备能力信息需人工录入管理，无法自动发现和动态更新；采用静态路由策略，业务系统与密码设备固定绑定，不具备负载均衡和动态调度能力，设备故障或过载时无法自动切换；密钥采用分散式存储方式，不同密码设备的密钥独立管理，无法实现密钥的统一生命周期管控及跨设备同步，不利于业务协同；缺乏统一的安全校验机制，关键密码运算结果的正确性无法有效验证，异常设备难以快速识别和隔离，存在安全隐患；会话管理采用一次请求一次会话的模式，无会话复用机制，频繁创建和销毁会话导致系统性能开销较大，且不支持多租户会话隔离，无法适配多租户场景。

4、上述现有方案存在以下多方面问题：

5、第一，适配成本高、扩展性差。新增密码设备需开发专属驱动，业务系统同步修改适配，维护成本高；驱动与设备强绑定，无法即插即用，难以适配设备升级迭代。

6、第二，能力管理低效。能力信息人工录入易出错、滞后，缺乏统一匹配机制，导致资源浪费。

7、第三，资源调度不合理、性能瓶颈突出。静态绑定路由无法动态分配资源，易出现设备过载或闲置；无负载预测能力，大包数据运算场景下串行调度进一步降低性能。

8、第四，密钥管理分散、安全性不足。密钥生命周期管控割裂，易出现泄露、过期未轮换等风险，跨设备密钥共享困难。

9、第五，安全校验机制不完善。缺乏关键密码运算结果的一致性验证机制，异常设备无法自动标记和隔离，且审计日志分散，无法实现密码操作的全流程可追溯，难以满足行业合规要求。

10、第六，会话管理低效、隔离性差。无会话复用机制，频繁创建和销毁会话带来较大性能开销；缺乏会话故障自动恢复能力，会话异常时会直接影响业务正常执行；不支持多租户会话隔离，存在跨租户数据泄露风险。

11、第七，服务接口不统一。上层业务系统需适配不同密码设备的专属接口，开发复杂度高，接口切换成本高，无法实现密码服务的标准化输出，难以支撑多业务系统的协同调用。

12、因此，如何提供一种能够实现多版本密码设备的集中管理、智能调度及标准化服务输出的统一的密码服务平台是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种适用于多种密码设备的密码服务平台及方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明实施例提供一种适用于多种密码设备的密码服务平台，包括：

4、密码设备资源层，由多个异构的密码设备组成密码资源池；

5、密码设备适配层，包括多个插件化的驱动适配器，不同类型的所述密码设备对应一个所述驱动适配器，所述驱动适配器用于将平台服务层下发的标准指令转换为对应密码设备的原生指令，以及将密码设备对所述原生指令的密码执行结果转换为平台服务层的标准响应，所述驱动适配器通过统一的接口规范向平台服务层提供标准化的设备访问接口；

6、所述平台服务层，包括：

7、服务注册中心，用于获取并存储各所述密码设备的设备描述信息，以及存储业务密钥的密钥映射信息；

8、智能路由引擎，用于根据密码服务请求中的业务特征，通过查询所述服务注册中心中的所述设备描述信息和所述密钥映射信息，从所述密码设备资源层中确定执行所述密码服务请求的目标密码设备，并将所述标准指令请求下发至所述密码设备适配层中与所述目标密码设备对应的驱动适配器；

9、平台接口层，用于接收外部业务系统提交的所述密码服务请求转换为所述标准指令并传递至所述智能路由引擎，以及将所述密码服务请求对应的所述密码执行结果返回至所述外部业务系统。

10、优选的，所述设备描述信息包括设备标识、设备类型、支持算法集合、性能指标、连接信息和实时状态。

11、优选的，所述驱动适配器包括：

12、协议转换模块，用于实现所述标准指令与所述原生指令之间的双向转换；

13、能力发现模块，用于自动采集所述密码设备的设备描述信息并上报至所述服务注册中心；

14、状态监控模块，用于实时监控所述密码设备的运行状态并上报至所述服务注册中心；

15、统一输出模块，用于将所述原生指令的密码执行结果标准化为所述标准响应。

16、优选的，所述服务注册中心维护的注册信息包括密码设备注册表、服务实例注册表、能力映射表和kek映射表，所述密钥映射信息为所述kek映射表；其中，

17、所述密码设备注册表用于记录各密码设备的设备标识、设备类型、连接信息及状态信息；

18、所述服务实例注册表用于记录平台服务层服务实例的标识信息和健康状态；

19、所述能力映射表用于记录密码设备支持的算法与所述标准指令之间的映射关系；

20、所述kek映射表用于记录业务密钥与业务密钥的加密密钥所在密码设备之间的对应关系。

21、优选的，所述服务注册中心还用于选取验证节点进行结果校验：

22、当所述密码服务请求为满足设定要求的运算请求时，选取至少两个所述密码设备作为验证节点，根据各所述验证节点返回的密码执行结果进行一致性校验，并根据校验结果判定是否将密码执行结果返回至上层业务系统。

23、优选的，所述智能路由引擎还用于：当所述服务注册中心根据校验结果标记出异常密码设备时，降低所述异常密码设备的路由权重。

24、优选的，所述智能路由引擎用于执行如下路由策略中的至少一种：

25、加密密钥匹配路由，用于优先筛选业务密钥对应业务密钥加密密钥所在的密码设备；

26、能力匹配路由，用于筛选支持所述密码服务请求所需算法能力的密码设备；

27、负载均衡路由，用于根据所述密码设备的当前负载进行加权分配；

28、优先级路由，用于根据业务优先级分配密码设备；

29、亲和性路由，用于将连续运算、密钥共享类业务路由至固定的密码设备组；

30、就近路由，用于选择网络延迟最低的密码设备。

31、优选的，所述平台服务层还包括负载预测单元，用于构建各所述密码设备在不同加密算法场景下的性能画像，并利用负载预测模型根据历史负载数据对未来负载趋势进行预测，以及根据所述性能画像和/或预测结果动态调整所述智能路由引擎的路由权重。

32、优选的，所述平台服务层还包括密钥管理模块，用于采用业务密钥加密密钥对业务密钥进行分级加密存储，并管理所述业务密钥的生命周期。

33、优选的，所述平台服务层还包括会话管理模块，用于建立并维护通过密码设备适配层建立的所述平台服务层与所述密码设备之间的通信会话，并将所述通信会话按租户维度划分至不同的会话池。

34、具体有益效果至少包括：

35、1、降低适配成本，提升平台扩展性：密码设备适配层采用插件化的驱动适配器设计，不同类型的密码设备对应一个驱动适配器，驱动适配器通过统一的接口规范向平台服务层提供标准化的设备访问接口，使平台能够灵活接入多种异构密码设备。新增密码设备类型时，无需修改平台核心代码和上层业务系统，仅需开发对应的驱动适配器即可实现接入，有效降低适配成本，提升平台扩展性。

36、2、实现密码设备能力的统一管理，提升资源利用率：服务注册中心集中获取并存储各密码设备的设备描述信息，设备描述信息涵盖设备标识、设备类型、支持算法集合、性能指标、连接信息和实时状态等多维度属性，为密码资源的统一管理和调度提供数据基础。智能路由引擎通过查询服务注册中心中的设备描述信息和密钥映射信息，结合多种路由策略从密码资源池中筛选目标设备，实现密码资源的合理分配，避免设备过载或闲置，有效提升资源利用率。

37、3、优化资源调度，提升业务响应效率：智能路由引擎支持kek匹配路由、能力匹配路由、负载均衡路由、优先级路由、亲和性路由和就近路由等多种路由策略，可根据业务特征灵活组合使用，实现密码资源的精细化调度。负载预测单元构建各密码设备在不同算法场景下的性能画像，利用负载预测模型根据历史负载数据预测未来负载趋势，并根据性能画像和预测结果动态调整路由权重，实现前瞻性的资源调度，提前规避设备过载风险，提升业务响应效率。

38、4、强化密钥安全管控，满足合规要求：服务注册中心维护kek映射表，记录业务密钥与业务密钥加密密钥所在密码设备之间的对应关系，使智能路由引擎能够快速定位存储有对应kek的密码设备，提升密钥调取效率。密钥管理模块采用业务密钥加密密钥对业务密钥进行分级加密存储，并管理业务密钥的生命周期，实现密钥的集中安全管控，满足密码管理相关合规要求。

39、5、完善安全校验机制，提升平台可靠性：当密码服务请求为满足设定要求的运算请求时，服务注册中心选取至少两个密码设备作为验证节点，根据各验证节点返回的密码执行结果进行一致性校验，并根据校验结果判定是否将密码执行结果返回至上层业务系统；当校验结果标记出异常密码设备时，智能路由引擎降低异常密码设备的路由权重。通过上述验证机制，能够及时发现并隔离异常密码设备，避免错误运算结果输出，提升密码运算的正确性和平台可靠性。

40、6、实现多租户隔离，适配多场景部署：会话管理模块建立并维护平台服务层与密码设备之间的通信会话，并将通信会话按租户维度划分至不同的会话池，实现不同租户之间的会话隔离，有效防止跨租户数据泄露，适配政务云、金融云等多租户部署场景。

41、7、实现密码服务标准化，降低业务系统适配成本：平台接口层接收外部业务系统提交的密码服务请求，将其转换为标准指令并传递至智能路由引擎，并将密码执行结果返回至外部业务系统。密码设备适配层通过驱动适配器完成标准指令与密码设备原生指令之间的双向转换，以及密码执行结果与标准响应之间的双向转换。通过上述机制，屏蔽了底层异构密码设备的差异，上层业务系统仅需对接平台接口层即可调用各类密码服务，无需适配不同类型的密码设备，大幅降低业务系统的适配成本，提升开发效率。