大數(shù)據(jù)安全與隱私保護關(guān)鍵技術(shù)研究

張曉芬

摘 要：隨著計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)信息技術(shù)得到了空前的發(fā)展，大數(shù)據(jù)的概念由此而生。在信息呈現(xiàn)爆炸式增長的今天，大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生給人們的生產(chǎn)和生活帶來了很大的便利，大數(shù)據(jù)之于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相比，最明顯的特點是數(shù)據(jù)量非常大、數(shù)據(jù)價值的無限、數(shù)據(jù)類型的復雜，在實際的應用中大數(shù)據(jù)更加高效且多元化。但是在大數(shù)據(jù)實際的運用過程中也存在著許多的問題，比如大數(shù)據(jù)安全和隱私保護問題給人們帶來非常多的麻煩。因此從大數(shù)據(jù)的運用現(xiàn)狀入手，來重點談談大數(shù)據(jù)安全與隱私保護關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；隱私保護；關(guān)鍵技術(shù)；信息安全

中圖分類號：D9 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2019.32.071

0 引言

科學技術(shù)是一把雙刃劍，在當今大數(shù)據(jù)被日益普及的今天，由大數(shù)據(jù)帶來的價值和大數(shù)據(jù)引發(fā)的安全問題同樣引人注目，各種由于大數(shù)據(jù)沒有被妥善處理造成的泄露用戶隱私泄露問題層出不窮，給人們帶來非常嚴重的危害。網(wǎng)絡的普及使得人們對于大數(shù)據(jù)的安全問題的重視程度越來越高，對于大數(shù)據(jù)安全與隱私保護關(guān)鍵技術(shù)的研究也越來越多。

1 大數(shù)據(jù)安全與隱私保護研究背景和研究意義

1.1 大數(shù)據(jù)安全與隱私保護研究背景

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)與云計算成為人們關(guān)注的焦點。Web 2.0時代的到來，使得互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進入了一個新階段，普通用戶不單單是信息的瀏覽者和接受者，而成為信息的制造和參與者，各種信息數(shù)據(jù)呈現(xiàn)大爆炸式的增長。美國互聯(lián)萬數(shù)據(jù)中心指出，互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)是以每年50%的增長速度，數(shù)據(jù)的增長速度快且呈現(xiàn)多樣，不僅表現(xiàn)為在互聯(lián)網(wǎng)或者移動互聯(lián)網(wǎng)使用中所產(chǎn)生和發(fā)布的各種信息，還包括各類數(shù)字設備和計算機系統(tǒng)所產(chǎn)生或采集到的數(shù)據(jù)，包括全世界的電表、汽車和工業(yè)設備等的數(shù)碼傳感器的數(shù)據(jù)信息，一些關(guān)于運動、位置、震動、溫度等變化的信息等。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)相比，大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生給人們的生活和企業(yè)的生產(chǎn)都帶來非常大的改變。大數(shù)據(jù)和計算機技術(shù)的結(jié)合，使得企業(yè)能夠從眾多的數(shù)據(jù)信息中提取出來并被運用從而提高生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟效益。大數(shù)據(jù)滲透到人們生活中的各個方面比如醫(yī)療、衛(wèi)生和環(huán)境保護等，使得人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。大數(shù)據(jù)時代的到來，使得眾多領域都發(fā)生了巨大的變革。同時我們還應該看到，大數(shù)據(jù)時代的到來給網(wǎng)絡架構(gòu)和數(shù)據(jù)處理能力帶來了巨大的挑戰(zhàn)，如何海量的數(shù)據(jù)中準確且方便地提取出有用的信息，如何保障大數(shù)據(jù)的可信性，如何保護大數(shù)據(jù)中的普通用戶的隱私信息等，成了擺在人們面前的一個難題?，F(xiàn)在，在生產(chǎn)領域以阿里巴巴和谷歌為代表的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)正在搭建大數(shù)據(jù)存儲和分析平臺，而在學術(shù)界對于大數(shù)據(jù)分析的研究也層出不窮。

1.2 大數(shù)據(jù)安全與隱私保護研究意義

大數(shù)據(jù)在國內(nèi)外發(fā)展非常迅速，但是隨之而來的大數(shù)據(jù)的安全與隱私保護問題也屢見不鮮。大數(shù)據(jù)的安全與隱私保護涉及每一個人的相關(guān)利益，近些年人們在網(wǎng)絡上的一言一行都被互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)記錄了下來，使得人們的社交情況、生活習慣、閱讀習慣、消費習慣、生活方式等信息被互聯(lián)網(wǎng)商家掌握，一旦發(fā)生外泄給人們帶來很多的不便和困擾。同時大數(shù)據(jù)的可信性如果受到挑戰(zhàn)，使得一些虛假的數(shù)據(jù)盛行網(wǎng)絡，而虛假的數(shù)據(jù)又會給企業(yè)在分析時產(chǎn)生錯誤或無效的大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，使得企業(yè)在進行大數(shù)據(jù)預判消費者的消費習慣等時出現(xiàn)較大的偏差，影響了后期的生產(chǎn)過程和銷售過程，不利于企業(yè)利潤最大化和企業(yè)價值目標的實現(xiàn)。

我們要意識到大數(shù)據(jù)安全和隱私保護能夠帶來國家的穩(wěn)定和經(jīng)濟的繁榮，大數(shù)據(jù)的安全既關(guān)系到普通的生活生產(chǎn)，還會關(guān)系到國家的長治久安和國家安全，只有建立完整的大數(shù)安全與隱私保護，才能捍衛(wèi)國家網(wǎng)絡空間主權(quán)，保護國家信息的安全，提升國家層面的信息數(shù)據(jù)競爭力，維護國家的穩(wěn)定和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。同時大數(shù)據(jù)在安全和隱私保護等技術(shù)上有所突破，有可能會產(chǎn)生新的行業(yè)或產(chǎn)業(yè)，由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)服務、數(shù)據(jù)材料邁入信息化和數(shù)字化的新階段，最終實現(xiàn)了人—機—物三者的有機融合，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)技術(shù)的升級?？傊髷?shù)據(jù)安全與隱私保護意義深刻，我們應該予以高度的重視。

2 大數(shù)據(jù)帶來的安全與隱私保護的挑戰(zhàn)

2.1 大數(shù)據(jù)中的用戶隱私外泄

大數(shù)據(jù)在使用過程中經(jīng)歷了數(shù)據(jù)的生成、數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)處理和分析、數(shù)據(jù)的應用這幾個階段。在大數(shù)據(jù)安全與隱私保護系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的生成者、數(shù)據(jù)的收集和監(jiān)管者、數(shù)據(jù)的用戶都有可能會造成數(shù)據(jù)和隱私的外泄。首先，大數(shù)據(jù)的生成和擁有者，一些數(shù)據(jù)或信息通過主動或被動的形式為大數(shù)據(jù)擁有者所獲取，比如銀行的用戶交易信息，在用戶進行交易或者開戶時所填寫的用戶姓名、電話、住址和職業(yè)等，還包括用戶在銀行的存款、經(jīng)濟狀況和消費習慣等都會通過開戶建檔的形式成為銀行所擁有的企業(yè)信息資料。這些信息記錄一旦完成用戶交易這個過程，就會脫離作為這些數(shù)據(jù)的生成者的用戶的掌控，成為銀行所掌握和使用的資料，給用戶的隱私保護帶來巨大的威脅。其次，數(shù)據(jù)的收集和監(jiān)管者造成的用戶隱私泄露，這些持有大數(shù)據(jù)信息的單位或個人是數(shù)據(jù)的管理者，也是數(shù)據(jù)的分析和使用者，他們通過各種技術(shù)和手段對于大量的數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，找出有用的信息來進行使用從而進一步提高企業(yè)的生產(chǎn)利潤。在這一過程中如果沒有對相關(guān)信息進行匿名或相關(guān)處理，就有可能會在數(shù)據(jù)分享或公開的過程中發(fā)生用戶隱私的泄露。第三方面是數(shù)據(jù)用戶也就是從數(shù)據(jù)收集者手里通過有償或無償?shù)姆绞将@得的數(shù)據(jù)或有關(guān)數(shù)據(jù)的查詢信息，這些數(shù)據(jù)雖然是經(jīng)過脫敏等處理過的，但是也有可能通過一些技術(shù)進行還原，造成用戶隱私外泄。最后是數(shù)據(jù)攻擊者，這些數(shù)據(jù)攻擊者或者通過合法購買的方式，或者通過非法攻擊的手段來取得相關(guān)數(shù)據(jù)信息，獲得數(shù)據(jù)生成者的一些包括姓名、年齡、消費習慣等敏感信息，從而進行某些活動的行為，數(shù)據(jù)攻擊者是造成用戶隱私外泄的最有可能的因素所在?？傊诖髷?shù)據(jù)的生成、儲存、使用和監(jiān)管過程中都缺乏有效的監(jiān)督和監(jiān)管技術(shù)，用戶無法確保自己的相關(guān)信息是否被用于合理的研究還是非法的買賣。

2.2 大數(shù)據(jù)中的可信性下降

大數(shù)據(jù)的可信性的威脅主要表現(xiàn)在兩個方面：首先大數(shù)據(jù)本身被篡改或者刻意被偽造，使得數(shù)據(jù)在傳輸和使用前就出現(xiàn)了失真的情況，從而造成的大數(shù)據(jù)的可信性大大下降的情況。為了達到一定的商業(yè)目的通過偽造和仿造的形式來制造一些虛假的數(shù)據(jù)信息，錯誤的數(shù)據(jù)得出的往往是錯誤的結(jié)論或決定，這導致了大數(shù)據(jù)的使用者，比如一些使用這些數(shù)據(jù)的企業(yè)會根據(jù)這些錯誤的結(jié)論作出不利于企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略決策，使得企業(yè)在激烈的市場競爭中處于不利的地位。再加上假的數(shù)據(jù)信息往往是和真的數(shù)據(jù)信息相互結(jié)合的，我們很難從冗繁的數(shù)據(jù)庫中通過信息安全鑒別手段從而找出哪個信息是假的，哪個信息是真的；其次。大數(shù)據(jù)信息在傳播和使用過程中出現(xiàn)的失真和偏差，從而影響了大數(shù)據(jù)的可信性。這一過程造成的數(shù)據(jù)失真很大程度上是由于人為干預所引起的，在數(shù)據(jù)的采集過程中或者有意或者無意造成大數(shù)據(jù)的誤差和失真，也會造成數(shù)據(jù)分析的結(jié)果的偏差。另外一些過時的早期信息也會對大數(shù)據(jù)的可信性構(gòu)成威脅，比如早已經(jīng)更改的聯(lián)系方式的個人或企業(yè)，由于收集的相關(guān)數(shù)據(jù)信息沒有及時的補充和更新，不能真實反映現(xiàn)今的真實狀況。

2.3 缺失大數(shù)據(jù)的規(guī)范管理

現(xiàn)如今，我國政府和有關(guān)部門還沒有制定專門的有關(guān)大數(shù)據(jù)信息安全和用戶隱私保護的法律法規(guī)，對于當今大數(shù)據(jù)的監(jiān)管主要還依靠企業(yè)的自覺和個人的職業(yè)道德，當真的出現(xiàn)大數(shù)據(jù)安全和用戶隱私泄露時又沒有進行及時止損，由此而造成的損失則會越來越大。同時再加上大數(shù)據(jù)的使用過程比較多且復雜，人和一個環(huán)節(jié)都有可能會出現(xiàn)安全或隱私泄露問題，我們要對這其中的每一個環(huán)節(jié)進行監(jiān)督和管理，由此所帶來的相關(guān)管理成本增大。

3 大數(shù)據(jù)安全與隱私保護關(guān)鍵技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)發(fā)布匿名保護技術(shù)

數(shù)據(jù)發(fā)布匿名保護技術(shù)是實現(xiàn)大數(shù)據(jù)安全和隱私保護的基本手段和核心關(guān)鍵技術(shù)。隱私保護數(shù)據(jù)包括微數(shù)據(jù)、標識符、準標識符、敏感屬性和非敏感屬性等幾個方面，以銀行開戶信息為例，微數(shù)據(jù)指的是原始的個人數(shù)據(jù)，開戶人的姓名是標識符，而開戶人的性別、年齡、職業(yè)和家庭住址等屬于準標識符，而開戶人的銀行流水情況和資產(chǎn)多少都屬于敏感屬性，應該得到保護，如果一旦這些信息被泄露出去，就會使得客戶受到各種困擾，對他的生活造成不利影響，因此我們在數(shù)據(jù)發(fā)布中要實行匿名保護技術(shù)，從數(shù)據(jù)的發(fā)布角度保護用戶的隱私問題，提出MNSAGM匿名模型和算法，從而有效抵御多維數(shù)值型敏感屬性數(shù)據(jù)的近似攻擊。

3.2 社交網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的匿名化隱私保護技術(shù)

社交網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的匿名化隱私保護技術(shù)指的是在計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫中運用對敏感信息進行模糊、隱匿和清洗的過程，從而將用戶隱私的泄露風險降低到最小水平。社交網(wǎng)絡具有圖結(jié)構(gòu)的特征，社交網(wǎng)絡之間的所記錄的數(shù)據(jù)不是相互獨立的，而是相互之間存在著某種關(guān)聯(lián)，或者是協(xié)同關(guān)系或者是關(guān)聯(lián)關(guān)系，所以數(shù)據(jù)攻擊者有可能通過一種數(shù)據(jù)信息從而推測得出另一種數(shù)據(jù)信息，也可以通過公開信息去推測隱匿的信息，所以我們要推廣社交網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的匿名化隱私保護技術(shù)。社交網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的匿名方法包括樹泛化、域泛化、數(shù)據(jù)扭曲和子圖匿名四種，不同的社交網(wǎng)絡類型選擇的匿名方法也各不相同。針對協(xié)同性社交網(wǎng)絡，可以通過樹泛化和分類樹的匿名方法來清除隱私標識符對用戶的辨認作用從而實現(xiàn)匿名化的隱私保護。對于關(guān)聯(lián)性社交網(wǎng)絡的匿名化方法采用的是域泛化和消減樹的方式來實現(xiàn)匿名模型的節(jié)點隱私和邊隱私。針對大規(guī)模協(xié)同性社交網(wǎng)絡采用樹泛化和并行改進的匿名方法。而復雜關(guān)聯(lián)性社交網(wǎng)絡采用的是域泛化和平衡理論的匿名方法。

3.3 數(shù)據(jù)水印技術(shù)

數(shù)據(jù)水印技術(shù)是將標識信息嵌入到數(shù)據(jù)載體內(nèi)部，但是卻不影響數(shù)據(jù)的使用的一種技術(shù)方法。數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的一個重要研究方向。數(shù)字水印技術(shù)具有很高的安全性，信息難以篡改或偽造，而且誤檢測率特別低。同時數(shù)據(jù)水印技術(shù)還具有很高的隱蔽性、魯棒性和水印容量。在使用數(shù)據(jù)水印后，不影響被保護數(shù)據(jù)的正常使用，而且在經(jīng)歷過多次信息處理或修改后，可以準確鑒別其真實性和完整性。我們要運用數(shù)據(jù)水印技術(shù)就要掌握數(shù)字水印生成和隱藏技術(shù)、水印防復制技術(shù)、抗衰減技術(shù)、數(shù)字水印檢驗機讀化技術(shù)等。

3.4 數(shù)據(jù)溯源技術(shù)

數(shù)據(jù)溯源技術(shù)是對大數(shù)據(jù)的記錄來源、傳播和計算的過程等進行追根溯源，從而確保數(shù)據(jù)的準確性和精確性，為后期的數(shù)據(jù)的分析和使用提供有效的支持和輔助。我們在數(shù)據(jù)溯源過程中常用的方法包括標注法和反向查詢法兩種。標注法是對原始數(shù)據(jù)的重要信息進行標注并使其隨著原始數(shù)據(jù)的傳播而傳播的過程，反向查詢法是用戶通過設置函數(shù)和相對應的驗證函數(shù)來進行逆向推理的過程?？傊當?shù)據(jù)溯源技術(shù)的應用十分廣泛，并在大數(shù)據(jù)安全與用戶隱私保護中起到了非常重要的作用。

3.5 風險自適應的訪問控制

風險自適應的訪問控制主要適用于因為數(shù)據(jù)安全管理員缺乏專業(yè)大數(shù)據(jù)安全管理知識，缺少為用戶指定訪問數(shù)據(jù)經(jīng)驗的大場景中。我們可以提前設置一個訪問的預定門限，當某一位用戶在進行大數(shù)據(jù)訪問的過程中超過了這一預定門限，就對其采取限制措施，使其不能再繼續(xù)訪問。我們要設置風險自適應的訪問控制的門限就要綜合多方面的因素來考慮，實現(xiàn)既能保護用戶的隱私和數(shù)據(jù)的安全，又能盡可能滿足大數(shù)據(jù)使用者的數(shù)據(jù)信息使用的需求。

4 總結(jié)

大數(shù)據(jù)帶來的安全問題和用戶隱私泄露問題值得我們每一個人進行深思，我們要通過對關(guān)鍵技術(shù)的完善和發(fā)展，包括數(shù)據(jù)發(fā)布匿名保護技術(shù)、社交網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的匿名化隱私保護技術(shù)、數(shù)據(jù)水印技術(shù)、數(shù)據(jù)溯源技術(shù)和風險自適應的訪問控制等，將大數(shù)據(jù)的安全和用戶隱私泄露的隱患降到最低，真正實現(xiàn)大數(shù)據(jù)為人們的生產(chǎn)和生活服務。

參考文獻

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