大數據背景下提升計算機信息處理保障能力的重要性

天津科技大學人工智能學院 劉耕睿

大數據時代為社會發展帶來了變革。飛速發展的信息技術和互聯網技術為科技發展注入了新的動力。基于互聯網技術的大數據技術、物聯網技術、云計算技術，為社會發展帶來了全新的多元化信息資產。文章以大數據時代為背景，分析了大數據技術對計算機信息安全產生的影響，研究了計算機信息處理技術和計算機信息安全防護策略。

大數據技術是傳統計算機網絡技術應用的產物，涵蓋了數據信息處理技術、傳輸技術、應用技術，不能簡單地將大數據理解為大量數據的集合。國際信息咨詢公司Gartner表示：“大數據在某些層面已經超越了現有計算機信息技術處理能力范圍，它是一種極端信息資源。”大數據技術已經全面進入社會各個行業，為計算機信息安全提供保障。企業計算機信息網絡是大數據技術最典型的應用案例。企業使用大數據構建網絡安全防護體系，為企業計算機信息網絡提供安全保障，并幫助企業應對隨時可能出現的網絡安全威脅。

1 大數據技術和計算機信息處理技術

1.1 大數據技術

智能化生產、無線網絡、大數據，是改變人類社會發展模式的三大技術。從廣義的角度來說，大數據是巨大規模數據的統稱，人們可以從大數據中挖掘出不可估量的信息價值。總量大、種類多、處理速度快、價值密度低，是大數據的主要特征。為了滿足大數據的特殊要求，大數據技術應運而生。遺傳算法、分類分析、聚類分析、機器學習，都是大數據的關鍵學習。

1.2 計算機信息處理技術

計算機信息處理技術的主要作用是，傳輸數據、獲取數據、分析數據和處理數據。計算機技術、通信技術、網絡技術、微電子技術共同構成了計算機信息處理技術。信息系統技術、數據技術、檢索技術，是計算機信息處理技術的關鍵技術。信息處理技術的核心是計算機技術。數據庫技術為信息處理技術提供信息整合、信息存儲的功能；檢索技術為信息處理技術提供信息搜索和精確定位的功能。

2 大數據的研究意義

大數據已經成為世界各國的重要戰略資源。國家信息安全的競爭力取決于國家對大數據的研究深度、對大數據的運用能力和對大數據的解釋能力。大數據已經成為影響國家穩定和信息安全的關鍵因素。大數據為我國各類新興產業創造了新的發展環境，也為我國傳統行業營造了良好的改革環境。新興產業蓬勃發展，傳統產業逐漸升級，這些都離不開大數據。在大數據時代，信息和數據已經成為各個產業的關注重點。物聯網技術提高了生產效率，云計算技術加快了科研速度。大數據技術推動了我國產業信息化和產業科技化的進程。大數據時代對科學思維產生了影響，甚至掀起了一場科學思維的革命。大數據以其獨特的復雜程度激發了科研人員的研究熱情，越來越多的科研人員投身大數據研究中，不斷尋找各種定理和定律，希望一窺大數據的“真容”。

3 大數據時代的機遇和挑戰

3.1 大數據時代的機遇

大數據技術改變了數據發掘方式和數據應用方式，很多新興產業的發展都依賴大數據技術。大數據時代為信息安全、云計算、物聯網等新興技術提供了發展環境。大數據技術對信息安全的高度要求，加快了信息安全產業的發展，計算機信息處理技術保障能力重新回到大眾的視野。

3.2 大數據時代的挑戰

大數據時代提高了數據挖掘的要求。數據收集必須全面、可信；數據存儲必須廉價、可靠；數據處理必須準確、快速。大數據已經被各行各業視為寶貴財富，無數的企業持續關注著大數據的無限潛力，這種情況導致計算機信息安全時時刻刻受到威脅。部分黑客開始故意攻擊存儲了大量信息的數據庫，非法泄露用戶數據。由于我國尚未形成有關大數據的完備立法，數據信息的所有權和使用權界定不明，而且個人數據一般都涉及個人隱私，無法使用單一法律解決違法犯罪問題。大數據是海量、多種、復雜數據的集合，為大數據提供安全保護必須采取特殊的防護手段和預防措施。具有優越性特點的數據技術逐漸成為黑客們爭相進攻的目標，這顯著提高了信息安全防護的難度。大數據技術是一種新興技術，發展大數據技術必須培養新的專業人才。任何行業培養人才都需要一定周期。大數據人才的培養速度已經嚴重落后于大數據技術的發展速度。我國大數據應用面臨巨大的創新人才缺口。

4 大數據時代下的計算機信息處理技術

4.1 DEEP WEB數據感知與獲取技術

DEEP WEB技術主要用于構建深層網絡空間，其特點是信息規模大、信息變化快、訪問方式特殊。DEEP WEB技術充分挖掘數據價值，對數據進行抽取和整合，最終產出高質量數據集合。

4.2 分布式數據存儲

分布式數據存儲技術由谷歌公司的GFS技術實現，在百度、IBM等公司廣泛應用。分布式存儲技術使用列形式存儲數據。列存儲相比行存儲，數據壓縮程度更高，數據循環更快。行列混合式存儲是目前最流行的數據存儲技術。這種技術吸收了行存儲和列存儲的優點，既可以快速加載數據、快速查詢數據，也可以提高磁盤空間利用率。提高數據存儲總量、提高數據處理效率、優化數據分布布局，是數據存儲技術的未來發展方向。

4.3 數據高效索引

目前，應用最廣泛的主流索引技術是誕生于谷歌公司的BUGTABLE技術。聚簇索引、互補式聚簇索引，是當前索引技術的研究熱點。聚簇索引的原理是根據索引順序將全部數據結構存入數據庫。互補式聚簇索引的原理是根據索引創建和索引表互補的索引列，使用結果估算法，對數據進行最優查詢。

4.4 基于內容信息的數據挖掘

數據挖掘的核心技術是網絡搜索和實體關聯。排序學習算法是當前互聯網信息搜索領域的熱點，其作用是從海量社會媒體信息中根據數據特點篩選信息，并對信息進行逐對和逐列搜索。

4.5 遺傳算法和神經網絡

遺傳算法和神經網絡是大數據技術和生物技術的融合產物。大數據技術模仿生物技術的進化規律，進行數據隨機搜索。遺傳辦法是基于尋優原則，使用概率化處理數據，保證數據可以自動調整搜索方式。機器學習、信號處理、物流選址等，都是遺傳辦法的具體應用。神經網絡來源于生物領域的神經網絡結構。神經網絡算法借鑒動物運動神經，建立了和動物運動神經類似的網絡行為，可以進行分布式并行信息處理。

4.6 分類分析和聚類分析

分類分析的作用是以歸類數據點為前提重新確定新的數據點。明確假設、客觀結構，是分類分析的前提條件。預測是分類分析的主要作用。聚類分析是在無限制或未知限制的情況下，對數據進行分組和分析。分類分析和聚類分析都是常用的數據挖掘方法。

4.7 關聯規則學習和機器學習

關聯規則學習是以尋找數據關聯規則為目的的數據處理。機器學習的研究核心是計算機模擬人類，使用計算機模仿人類的學習行為，使機器自主學習并更新知識體系。機器學習是人工智能的基礎技術，也是人工智能的核心技術。數據發掘是關聯規則學習和機器學習的主要目的。

4.8 數據分析技術

情感分析、網絡分析、空間分析、回歸分析、時域序列分析，都是數據分析技術的重要分支。情感分析著重分析自然語言，網絡分析著重研究網絡特征，空間分析著重研究拓撲、幾何和地理編碼統計。

4.9 可視化技術

可視化技術的研發目的是方便人們理解數據、溝通分析結果。可視化技術可以將復雜的數據結果轉換為圖片、圖標或動畫，顯著降低分析結果的理解難度。Clustergram是一種基于聚類分析的可視化技術，可以顯示數據集成員的分配過程和分配結果。

5 計算機信息安全問題出現的原因

5.1 操作系統

操作系統是計算機的核心，是計算機各硬件、軟件兼容運行的基礎。操作系統的安全保障不足是引發計算機信息安全問題的重要原因。由操作系統引發的計算機信息安全問題共以下幾種：第一，操作系統漏洞。操作系統出現漏洞的原因多出現于系統設計者的邏輯錯誤或編碼缺陷。例如，WINDOWS操作系統常見的服務拒絕漏洞、賬號快速切換漏洞、UPNP服務漏洞等，都可以對計算機信息安全形成威脅。第二，操作系統組件問題。例如，Internet服務提供的IIS組件中整合了MSADC程序，該程序可以為攻擊者提供遠程執行指令的功能。第三，操作系統安全設置。這種問題的出現原因較多，用戶、管理員、開發者都可能是操作系統出現安全設置問題的“元兇”。操作系統管理著計算機的硬件資源和軟件資源，是引發計算機信息安全問題頻率最高的因素之一。

5.2 應用軟件

應用軟件是安裝于計算機中，用于解決問題的特定軟件，包括辦公軟件、聊天軟件、視頻軟件、圖像軟件等。應用軟件的設計初衷是為用戶提供工作便利，簡化用戶的操作流程，但應用軟件也是引發計算機信息安全問題的因素之一。應用軟件出現問題的主要原因是軟件設計缺陷。以辦公軟件OFFICE為例，OFFICE程序的MSI2-027漏洞，是一種可以影響操作系統的漏洞，影響范圍小但威脅性高，極易引發計算機信息安全問題。部分用戶為了低價和便宜，經常去一些非正規網站下載來路不明的應用程序。這些程序都可能被開發者植入病毒、木馬等惡意程序，盜取用戶數據，破壞數據完整性。

5.3 計算機硬件

計算機硬件是計算機軟件的運行基礎。計算機硬件出現問題勢必影響計算機信息安全。物理環境安全問題和設備安全問題，是計算機硬件引發信息安全問題的兩種主要原因。物理環境安全問題是計算機硬件處于不穩定的物理環境中，出現電磁干擾、靜電干擾、供電不穩、設備被盜等一系列問題。設備安全問題是，用戶在無法保證安全的前提下，使用外接設備進行數據轉移。這種行為很可能給黑客留下遠程攻擊的機會。計算機硬件安全問題是引發計算機信息安全問題的重要原因，也是用戶最容易忽略的問題。木馬、病毒等代碼層面的破壞更容易受到人們關注，計算機硬件問題鮮有人重視。選擇質量上乘、來路正規的硬件設備可以從根源解決計算機硬件問題。

5.4 操作水平

任何計算機在沒有接受任何運行指令時，都必須依靠操作者進行計算和運行。操作者是主動行為者，其操作水平和安全意識是影響計算機信息安全的主觀因素。如果操作者的操作水平不足或缺乏安全意識，極易受到流氓軟件的欺騙，將一些陌生的程序安裝至計算機中，威脅計算機信息安全。部分操作者具有一定的計算機操作水平，但安全意識不足，時常為了方便操作進行一些高危操作，例如關閉防火墻、隨意連接公共網絡、忘記安全退出等。還有一部分操作者具有一定的操作水平和安全意識，但無法正確使用計算機應用，使用過于簡單的密碼、隨意公開打印機設備、隨意共享本地文件，這些都是及其危險的操作，可以對計算機信息安全形成巨大威脅。沒有任何限制的文件共享和設備共享，都給不法分子提供了可乘之機。為了保證計算機信息安全，操作者學習必要的安全知識和計算機知識是必須且必要的。

6 構建計算機信息安全保障

6.1 提升操作系統安全性

構建計算機信息安全保障的首要環節是提升操作系統安全性。保證操作系統安全可以從三方面入手，第一，定期檢測并修補操作系統漏洞，降低系統漏洞對信息安全的威脅。第二，關閉不常用的服務組件，避免某些組件存在安全漏洞影響操作系統的整體安全。第三，及時更新升級操作系統。當系統廠商發布新版本操作系統時，我們可以及時更新操作系統，從而降低安全風險。例如，微軟已經停止了對WINDOWS XP的更新，仍在使用WINDOWS XP的用戶已經無法從微軟獲得任何系統更新。為了保證信息安全，用戶可以選擇升級WINDOWS 7及以上版本的操作系統。

6.2 提升應用軟件安全性

應用軟件的作用是豐富計算機功能，支持計算機完成必要工作。解決應用軟件安全問題可以從選擇、更新、使用三個角度入手。選擇是選擇正規、可靠、安全的軟件供應商，拒絕下載來路不明的應用程序，拒絕使用破解版、盜版應用軟件。更新是及時更新應用軟件，獲取軟件供應商的最新更新內容。一般情況下，應用軟件更新都包含了已知錯誤修復、已知漏洞修復等涉及信息安全的內容。使用是合理使用應用軟件，拒絕高風險操作和違規操作，保證計算機安全和服務器安全。用戶名和密碼必須妥善保管，避免被非法軟件遠程盜取使用。

6.3 提升計算機硬件安全性

解決計算機硬件安全問題必須從外部環境入手，例如做好設備防盜工作、避免靜電干擾、避免電磁破壞、遠離惡劣使用環境等。突然斷電是引發數據丟失的重要原因之一。為了避免受到斷電影響，機房可以配備UPS供電設備，消除突然斷電對計算機硬件的影響。我國已經開始建設標準化機房，計算機硬件安全問題已經逐漸解決。為了保護信息安全，機房可以配備安全軟件和安全硬件，包括內網防火墻、外網防火墻、信息過濾器等，對計算機信息形成逐層保護。目前，很多企業都選擇而三層交換機進行部門間的數據交換。無線網絡安全和路由器安全也納入了計算機信息安全體系中，受到了人們的廣泛關注。當使用無線路由器時，用戶必須設定MAC地址限制，并更改路由器訪問密碼，避免黑客直接駭入路由器，隨意調取信息數據。