邊緣計算數據安全與隱私保護的研究

陳曦

（美智光電科技股份有限公司，廣東佛山 528311）

0.引言

物聯網技術高速的普及當中，使得我國現階段智慧城市、位置服務、移動支付等諸多方面的服務模式得到了全面涌現。但是伴隨著信息感知概念的應用范圍延伸，使得在萬物互聯的邊緣大數據時代下，數據安全問題越發的受到了社會上的廣泛關注，網絡邊緣設備不再是數據使用者的單一角色，而是逐漸涉及人與物之間的數據聯系。

1.邊緣計算數據安全與隱私保護研究體系

1.1 邊緣計算架構與安全挑戰

在邊緣計算的過程中，邊緣計算往往是一個單一性的概念，因此就是主要指數據源到云計算中心數據的路徑，這樣所形成的任意計算資源，以及形成的網絡資源類型。百鳥園計算的過程中，可以讓終端設備將存儲與計算的任務，遷移到網絡邊緣節點當中。例如在基站、無線接入點、邊緣服務器等方面，都可以實現對計算能力的擴展性使用。這樣的處理方式下也最大程度上節約了計算的總體能力，使得在云服務器與終端設備之間可以形成穩定的傳輸鏈路。圖1為面向物聯網的邊緣計算體系架構[1]。

圖1 面向物聯網的邊緣計算體系架構

在核心基礎的設施設計上，為網絡邊緣設備在實際運行過程中，提供一個網絡接入，以及提供集中式的云計算服務，以及發揮出相應的管理功能。在核心網絡當中，主要包含著互聯網絡、移動核心網絡、集中式云服務以及數據中心等諸多的功能。在云計算所提供的核心服務當中，基本上呈現出3種不同的服務類型，分別為基礎設施即服務、平臺即服務、軟件即服務等諸多的類型。在邊緣計算服務模式下，可以允許多個云服務提供商，讓其為用戶提供集中式的存儲以及計算服務。這樣的設計方式下，利用多層次的異構服務器類型，實現了比托尼蓋地理位置上的大規模計算遷移，實現了較高水平的設施服務，并進行移動代理。核心基礎的設施設計上，基本上可以在各種情況下，都可以保持一個良好的運行狀態，但是始終在數據的保密性上存在著一定的問題，經常會面臨著數據篡改、拒絕服務攻擊等諸多方面的問題[2]。

邊緣數據的中心，主要負責虛擬化服務，以及提供多個管理服務內容，逐漸成為邊緣計算當中的核心組件之一，在基礎設施當中，提供商進行了科學合理的部署，同時搭載了多租戶的虛擬化基礎實時。在進行實際分析中，從第三方的服務提供商，一直到終端用戶，后者對于基礎設施提供商而言，就可以利用好這樣的邊緣數據信息，進行虛擬化的服務[3]。另一方面，在網絡邊緣上基本上部署了多個邊緣數據中心，讓其在提供服務的過程中，始終保持相互協作的模式，并不像傳統的數據形式一樣，經常出現網絡中斷的問題。現階段就需要構建出一個不同的網絡基礎設施互聯分層體系架構，這樣所形成的分布式的計算服務模式，有著較高的效率。

1.2 數據安全與隱私保護研究體系

在本文的分析中，提出的邊緣計算當中的數據安全與隱私保護研究體系，基本上可以分為4個不同的部分，分別為數據安全、身份認證、隱私保護訪問控制等諸多的不同功能。數據安全一直都是創建出安全邊緣計算環境的重要基礎所在，主要是為了在進行設計中，充分的提升數據信息的保密性以及完整性，在對外包數據的所有權以及控制權設置中，基本上具備著分離化，存儲隨機化等特征。這樣的設計方式，可以很好地解決數據丟失、數據泄露、非法數據操作等諸多的問題。在基礎的功能性上，還可以讓用戶進行數據的安全操作。數據的安全性，基本上包含著數據的保密性、共享性、完整性以及可搜索的加密處理[4]。

物聯網下的用戶操作中，為了享受到邊緣計算提供的計算服務，需要首先進行身份的認證。這是由于在邊緣計算的過程中，能讓多個信任域共存的分布式交互計算環境，進行良好的處理。為了實現這樣的處理，就要提供一個不同的實體分配身份，同時對不同的信任主體進行認證的處理。

邊緣計算的過程中，形成的授權實體存在著可信度不足特征，這樣導致將用戶的身份信息、位置信息以及私密數據存儲其中，會存在著數據泄密的危險。為此，在現階段所開展的開放式互聯邊緣計算，就要重點對隱私保護工作進行深入研究，提出對這類信息的集中化處理。

最后在訪問控制的流程，是一種對系統安全性和保護用戶隱私的關鍵技術方法，在現階段較為成熟的訪問控制方案當中，基本上包含著屬性與角色的訪問控制功能。其中基于屬性訪問下分布式架構方式，可以實現細粒度的數據共享，提升數據的安全性。圖2為邊緣計算數據安全與隱私保護研究體系。

圖2 邊緣計算數據安全與隱私保護研究體系

2.數據安全

在云計算與邊緣計算的過程中，終端用戶的私密數據都需要進行額外的處理，基本上當下都是采用外包的處理方式，例如將其進行云計算數據中心或者邊緣數據中心的處理。因此，這樣就使得存儲在第三方的數據中心用戶數據上，呈現出一定的所有權和控制權分離化、存儲隨機化的特征，但是，這樣的處理方式下會導致數據經常面臨著丟失、泄露以及非法數據操作的問題。現階段外包數據的安全性，基本上都是邊緣計算數據安全的基礎性問題。

2.1 數據保密性與安全數據共享

現階段對于數據保密性和安全數據的共享分析中，基本上都是利用加密技術進行處理，實際操作流程中，社會夏鷗安對外包數據進行加密和上傳，并在需要使用的時候進行數據的解密。在過去傳統的加密處理技術中，基本上分為對稱加密、非對稱加密的處理方式。但是對于這樣的加密方式，往往存在著一定的加密弊端，對數據的加密處理存在著一定的局限性問題，導致在后續的操作過程中，面臨著一定的數據操作問題，對后續的數據處理帶來嚴重的影響。

伴隨著現階段的信息技術發展，所提出的屬性加密算法，本質上就是一種控制接受者，對加密數據進行解密的密碼機制，在用戶擁有屬性滿足一定接入條件時，就可以完成數據的解密處理。這樣接入策略的使用，基本上是利用接入策略進行相應的解密分析，可以將其解密的過程形成樹形結構。這樣的技術方式，基本上是一種門限的解決措施，只有保障用戶屬性集以及密文屬性相交之后，才可以實現解密處理。

2.2 完整性審計

在用戶的數據信息存儲到邊緣或者數據中心之后，就會面臨著如何處理外包存儲數據的問題，需要始終保持概述的完整性與可用性。現階段在進行處理中，基本上會分為4個不同的環節。

（1）動態審計。首先是進行動態審計，這是在數據存儲服務器當中，受到用戶數據始終動態更新的影響。現階段在常見的動態數據的操作中，基本上包含著修改、復制、插入和刪除的過程，在現階段數據完整性審計方案的處理中，始終不能局限于靜態數據，而是需要進行動態化的審計。

（2）批量審計。這是一種在大量用戶同時發出審計請求，或者數據分塊存儲在不同數據中心之后，為了全面提升審計的整體效率，需要始終保持一個完整的審計流程，以此提升審計的整體能力。

（3）隱私保護。這是一種在數據存儲服務器，以及數據所有者，都無法進行完整審計的處理方式，這個時候需要讓第三方進行審計處理，構建出TPA平臺，實現對數據信息的處理。數據的隱私性一直都是審計的重要內容，充分的保障整個處理過程中的可靠性。

（4）低復雜度。這是一種在數據存儲服務器的處理中，計算能力、存儲容量以及網絡寬帶的處理上，不會受到額外的影響，保障對方案進行良好的處理，解決方案的復雜問題。

2.3 可搜索加密

在過去傳統的云計算的處理中，為了保障數據的安全性，同時降低終端的資源消耗程度，需要用戶能夠在實際的處理過程中，基于特定的加密方式，將文件加密外包到第三方云服務器當中。但是，這樣的處理方式下，在用戶找尋特定關鍵詞的文件時，就會導致在云端服務器的密文處理上，面臨著無法高效率進行搜索的問題。為了解決這樣的問題就可以在實際處理的過程中，利用搜索加密的方式保障數據信息的私密性與可用性，對密文數據的查詢以及檢索進行合理的處理。在邊緣靜思園范圍當中，用戶的文件數據也會相應都會被加密到外包的邊緣計算當中，這樣的處理方式下，會導致出現大量的數據信息。

現階段為了進行科學合理的處理，基本上會采用安全排名的可搜索加密處理，這是一種在處理的過程中，基于特定的相關度，將搜索結果返回到用戶端。采用的安全排名搜索方式下，可以全面提升系統的整體適用性。其次，在符合邊緣計算的環境基礎上，需要保障隱私數據保護符合相關的實際需求。

在針對對稱可搜索加密的處理的過程中，采用一個良好地關鍵詞頻率，以及采用反向搜索加密的方式，可以很好地保障在進行密文數據處理過程中， 保障對云計算安全排名的科學合理處理。另外，在利用這種技術之后，基于多關鍵字的搜索方式下，可以全面提升協調匹配的相似程度，可以在未來處理的過程中，始終保持一個相關性的定量評估處理。在未來進行處理的過程中，方案的搜索率會出現大量的下降處理，因此提升了系統的穩定性。

3.結語

現階段在進行處理的過程中，為了充分地保障整體系統的穩定性，就需要積極地結合邊緣計算數據的特征進行安全性以及隱私保護技術的應用，以此讓用戶在操作過程中不會受到隱私泄露以及信息丟失的問題影響，全面提升數據處理的穩定性與安全性。