數字化轉型中的數據安全與隱私保護技術研究

施 驊

（江蘇鑫源煙草薄片有限公司，江蘇 淮安 223000）

0 引 言

隨著數據的快速增長和廣泛應用，數據安全和隱私保護問題日益重要[1]。數字化轉型中的數據安全和隱私保護技術是保護個人和組織免受數據泄露、未經授權訪問和濫用的關鍵。數據安全涉及保護數據的完整性、機密性和可用性，以防止數據丟失、破壞或被未經授權的實體訪問。隱私保護涉及對個人身份和敏感信息的保護，確保個人數據的合法收集和合規使用[2]。基于該背景，研究數字化轉型中的數據安全與隱私保護技術，并提出相關問題的解決方案，以應對日益復雜的安全和隱私挑戰。

1 數據安全保護技術

1.1 數據分類和標識

通過合理的數據分類和標識，能夠更好地管理和保護數據資產，確保數字化轉型過程中的數據安全和隱私保護[3-5]。數據分類是將數據按照屬性和特征進行劃分和歸類的過程。

假設有一個數據集D，包含n個樣本，每個樣本可以表示為

式中：xi為一個包含m個屬性的向量，表示第i個樣本的屬性。

數據分類可以用一個分類函數f來描述，表示將樣本映射到不同的類別或標簽。分類函數可以表示為

式中：X1為屬性空間；Y為類別空間。通過分類函數f，可以將數據集D中的樣本劃分為不同類別。

數據標識是為了識別和跟蹤數據的唯一性和身份，通常使用標識符或標簽來表示。

假設有一個數據集D，其中的每個樣本都具有唯一的標識。使用一個標識函數g，為每個樣本生成唯一的標識符。標識函數可以表示為

式中：X2為樣本空間；I為標識符空間。通過標識函數g，可以為數據集D中的每個樣本分配唯一的標識符，使其在整個數字化轉型過程中可以被唯一識別。

1.2 數據加密技術

數據加密技術通過使用數學算法和密鑰，可以將數據轉化為無法理解和解讀的形式，從而確保數據的保密性。本研究選擇高級加密標準（Advanced Encryption Standard，AES）進行說明。

假設M為明文數據，K為密鑰，E_AES為AES 加密算法，C為生成的AES 密文，則數據加密過程可以表示為

式中：C為生成的AES 密文。AES 加密算法E_AES使用密鑰K置換、替換和混淆明文M，從而生成AES密文C。

AES 加密算法的具體實現需要考慮多個參數和細節，包括密鑰長度、初始向量、模式以及填充方式等。

（1）AES 支持多種密鑰長度，包括128 位、192位和256 位。密鑰長度越長，提供的安全性越高，但增加了計算成本。實際應用中，應根據安全需求和性能要求選擇適當的密鑰長度。

（2）密文分組鏈接（Cipher Block Chaining，CBC）模式中，每個數據塊的加密都依賴于前一個數據塊的密文和當前數據塊的明文。為增加密碼強度和安全性，需要給每個加密過程指定唯一的初始向量。初始向量應隨機生成，并在加密和解密過程中正確傳遞。

（3）除了CBC 模式，AES 還支持其他加密模式，如電子密碼本（Electronic Code Book，ECB）和計數器模式。此外，需要選擇適當的填充方式。

1.3 訪問控制和身份驗證

訪問控制用于確保只有經過授權的用戶可以訪問特定數據和資源，而身份驗證用于驗證用戶的身份信息。

（1）資源標識。為每個受保護的資源分配唯一的標識符。假設一組資源為R={r1,r2,…,ri,…,rn}，其中ri為第i個資源。

（2）用戶認證。用戶認證用于驗證用戶的身份信息，確保其合法性和真實性。用戶提供的身份信息可以是用戶名和密碼、生物特征（指紋和虹膜等）或其他認證因素。用戶提供的身份信息為U={u1,u2,…,ui,…,un}，其中ui為第i個身份信息。

（3）授權策略定義。授權策略可以基于用戶的角色、組織結構或其他屬性來定義。設授權策略為A，則A={a1,a2,…,ai,…,an}，其中ai為用戶對第i個資源的訪問權限。

（4）訪問請求和驗證。當用戶請求訪問某個資源時，系統會驗證其身份信息，并根據授權策略確定是否授予訪問權限。當用戶請求訪問資源ri時，系統會驗證用戶身份信息U，并檢查授權策略A，以確定是否授予訪問權限。

身份驗證是驗證用戶所提供身份信息的過程，以確保其合法性和真實性。常見的身份驗證方法如下。

（1）密碼驗證。用戶輸入密碼，系統比對存儲的加密密碼來驗證用戶的身份。用戶輸入的密碼為P，系統存儲的加密密碼為P'，驗證用戶身份的過程即判斷兩者是否相等。若P=P'，則驗證通過；否則，驗證失敗。

（2）生物特征驗證。將用戶的生物特征（指紋和虹膜等）與事先注冊的生物特征進行比對，以驗證用戶身份。用戶的生物特征為B，事先注冊的生物特征為B'，驗證用戶身份的過程即判斷兩者是否相等。若B=B'，則驗證通過；否則，驗證失敗。

（3）雙因素認證。結合2種或多種身份驗證方法，如密碼與生物特征的結合，可以提高身份驗證的安全性。雙因素認證即P=P'且B=B'。

1.4 安全漏洞管理和數據備份恢復

1.4.1 安全漏洞管理

安全漏洞管理的目標是及時發現、評估和修復漏洞，以減少潛在的安全威脅。安全漏洞管理的關鍵步驟如表1 所示。

表1 安全漏洞管理關鍵步驟

1.4.2 數據備份恢復

數據備份恢復是確保在數據丟失、損壞或遭受攻擊時能夠恢復數據完整性和可用性的關鍵措施。需要制定合理的數據備份策略，包括備份頻率、備份位置、備份類型等。根據數據的重要性和業務需求，可以采用全量備份、增量備份或差異備份等方式。按照備份策略的要求，定期備份數據。備份應涵蓋關鍵數據、系統配置和數據庫等，以確保在數據損壞或丟失時能夠進行恢復。

定期進行數據恢復測試，驗證備份數據的完整性和可用性。通過模擬數據丟失或損壞的情況，確保備份和恢復過程能夠正常進行。制定災難恢復計劃，包括數據備份的存儲位置、備份恢復的流程和責任分工等。災難事件發生時，能夠快速恢復數據并保證系統正常運行，持續監測備份過程和備份數據的完整性，同時需要及時更新備份策略和技術，以適應業務需求和數據安全的要求。

2 隱私保護技術

數字化轉型帶來許多機遇，但同時帶來了數據安全和隱私保護方面的挑戰。

（1）數字化轉型使得組織能夠收集、存儲和處理大量的數據，包括個人敏感信息。這需要強大的數據存儲和處理能力，同時增加了數據泄露和濫用的風險。

（2）隨著數據量的增加，數據泄露和安全漏洞成為一個嚴重的威脅。黑客攻擊、內部數據泄露、惡意軟件等都可能導致組織的敏感數據被泄露或遭受損害。

（3）隨著隱私保護法規的不斷加強，組織需要遵守各種合規要求，如通用數據保護條例（General Data Protection Regulation，GDPR）、加利福尼亞消費者隱私法案（California Consumer Privacy Act，CCPA）等。確保數據處理的合法性、透明性和用戶權利的保護，需要組織投入大量的資源和技術來滿足這些要求。

（4）數字化轉型使得跨境數據傳輸成為常態，但不同國家和地區對數據保護的要求和標準存在差異。組織需要面對跨境數據傳輸的法律要求和合規挑戰，確保數據在傳輸過程中的安全和合法性。

數據脫敏技術隱私保護是一種將敏感數據轉換為不可逆形式的技術，目的是保護數據隱私。常用數據脫敏技術如表2 所示。

表2 常用數據脫敏技術

假設有一組包含真實姓名的數據集，即

一種常見的脫敏方法是使用泛化或替換技術，將真實姓名轉換為模糊的、不可直接識別的形式。

步驟1：選擇泛化規則。例如，將姓氏保留首字母，名字保留首字母，并用星號（*）替代其余部分。

步驟2：對于數據集中的每個姓名數據D應用泛化規則，得到脫敏后的數據D'。

步驟3：使用脫敏后的數據D'替換原始的姓名數據D。

應用脫敏方法后，原始數據集D中的姓名數據變為脫敏后的數據集D'，即

通過脫敏技術，原始數據中的真實姓名得到了模糊化處理，保護了個人的隱私信息。實際應用中，根據具體的隱私保護需求和法規要求，可以選擇不同的脫敏方法和規則進行數據脫敏操作。

3 結 論

探討多種數據安全保護技術，包括數據分類和標識、數據加密技術、訪問控制和身份驗證機制、安全漏洞管理以及數據備份恢復策略，同時基于隱私保護技術詳細研究數據脫敏方法，為數字化轉型中的數據安全和隱私保護提供更深入的理解，以指導組織和決策者采取有效的措施保護數據和隱私。