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[10733] 2016-11-19_大数据隐私保护技术之脱敏技术探究

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发表于 2025-1-18 02:33:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
2016-11-19_大数据隐私保护技术之脱敏技术探究 大 数 据 隐 私 保 护 技 术 之 脱 敏 技 术 探 究 B e y o n d H a n n n   F r e e B u f   2 0 1 6 - 1 1 - 1 9 前 言 前 言 这 几 天 学 校 开 始 选 毕 业 设 计 ， 选 到 了 数 据 脱 敏 系 统 设 计 的 题 目 ， 在 阅 读 了 该 方 面 的 相 关 论 文 之 后 ， 感 觉 对 大 数 据 安 全 有 了 这 几 天 学 校 开 始 选 毕 业 设 计 ， 选 到 了 数 据 脱 敏 系 统 设 计 的 题 目 ， 在 阅 读 了 该 方 面 的 相 关 论 文 之 后 ， 感 觉 对 大 数 据 安 全 有 了 不 少 新 的 理 解 。 不 少 新 的 理 解 。 介 绍 介 绍 随 着 大 数 据 时 代 的 到 来 ， 大 数 据 中 蕴 藏 的 巨 大 价 值 得 以 挖 掘 ， 同 时 也 带 来 了 隐 私 信 息 保 护 方 面 的 难 题 ， 即 如 何 在 实 现 大 数 据 高 效 共 享 的 同 时 ， 保 护 敏 感 信 息 不 被 泄 露 。 数 据 安 全 是 信 息 安 全 的 重 要 一 环 。 当 前 ， 对 数 据 安 全 的 防 护 手 段 包 括 对 称 / 非 对 称 加 密 、 数 据 脱 敏 、 同 态 加 密 、 访 问 控 制 、 安 全 审 计 和 备 份 恢 复 等 。 他 们 对 数 据 的 保 护 各 自 有 各 自 的 特 点 和 作 用 ， 今 天 我 主 要 说 数 据 脱 敏 这 一 防 护 手 段 。 许 多 组 织 在 他 们 例 行 拷 贝 敏 感 数 据 或 者 常 规 生 产 数 据 到 非 生 产 环 境 中 时 会 不 经 意 的 泄 露 信 息 。 例 如 : 1 . 大 部 分 公 司 将 生 产 数 据 拷 贝 到 测 试 和 开 发 环 境 中 来 允 许 系 统 管 理 员 来 测 试 升 级 ， 更 新 和 修 复 。 2 . 在 商 业 上 保 持 竞 争 力 需 要 新 的 和 改 进 后 的 功 能 。 结 果 是 应 用 程 序 的 开 发 者 需 要 一 个 环 境 仿 真 来 测 试 新 功 能 从 而 确 保 已 经 存 在 的 功 能 没 有 被 破 坏 。 3 . 零 售 商 将 各 个 销 售 点 的 销 售 数 据 与 市 场 调 查 员 分 享 ， 从 而 分 析 顾 客 们 的 购 物 模 式 。 4 . 药 物 或 者 医 疗 组 织 向 调 查 员 分 享 病 人 的 数 据 来 评 估 诊 断 效 果 和 药 物 疗 效 。 结 果 他 们 拷 贝 到 非 生 产 环 境 中 的 数 据 就 变 成 了 黑 客 们 的 目 标 ， 非 常 容 易 被 窃 取 或 者 泄 露 ， 从 而 造 成 难 以 挽 回 的 损 失 。 数 据 脱 敏 就 是 对 某 些 敏 感 信 息 通 过 脱 敏 规 则 进 行 数 据 的 变 形 ， 实 现 敏 感 隐 私 数 据 的 可 靠 保 护 。 在 涉 及 客 户 安 全 数 据 或 者 一 些 商 业 性 敏 感 数 据 的 情 况 下 ， 在 不 违 反 系 统 规 则 条 件 下 ， 对 真 实 数 据 进 行 改 造 并 提 供 测 试 使 用 ， 如 身 份 证 号 、 手 机 号 、 卡 号 、 客 户 号 等 个 人 信 息 都 需 要 进 行 数 据 脱 敏 。 数 据 脱 敏 系 统 设 计 的 难 点 数 据 脱 敏 系 统 设 计 的 难 点 许 多 公 司 页 考 虑 到 了 这 种 威 胁 并 且 马 上 着 手 来 处 理 。 简 单 的 将 敏 感 信 息 从 非 生 产 环 境 中 移 除 看 起 来 很 容 易 ， 但 是 在 很 多 方 面 还 是 很 有 挑 战 的 。 首 先 遇 到 的 问 题 就 是 如 何 识 别 敏 感 数 据 ， 首 先 遇 到 的 问 题 就 是 如 何 识 别 敏 感 数 据 ， 敏 感 数 据 的 定 义 是 什 么 ？ 有 哪 些 依 赖 ？ 应 用 程 序 是 十 分 复 杂 并 且 完 整 的 。 知 道 敏 感 信 息 在 哪 并 且 知 道 哪 些 数 据 参 考 了 这 些 敏 感 数 据 是 非 常 困 难 的 。 敏 感 信 息 字 段 的 名 称 、 敏 感 级 别 、 字 段 类 型 、 字 段 长 度 、 赋 值 规 范 等 内 容 在 这 一 过 程 中 明 确 ， 用 于 下 面 脱 敏 策 略 制 定 的 依 据 。
一 旦 敏 感 信 息 被 确 认 ， 在 保 持 应 用 程 序 完 整 性 的 同 时 进 行 脱 敏 的 方 法 就 是 最 重 要 的 了 在 保 持 应 用 程 序 完 整 性 的 同 时 进 行 脱 敏 的 方 法 就 是 最 重 要 的 了 。 简 单 地 修 改 数 值 可 能 会 中 断 正 在 测 试 ， 开 发 或 升 级 的 应 用 程 序 。 例 如 遮 挡 客 户 地 址 的 一 部 分 ， 可 能 会 使 应 用 程 序 变 得 不 可 用 ， 开 发 或 测 试 变 得 不 可 靠 。 脱 敏 的 过 程 就 是 一 个 在 安 全 性 和 可 用 性 之 间 平 衡 的 过 程 。 安 全 性 是 0 % 的 系 统 中 ， 数 据 不 需 要 进 行 脱 敏 ， 数 据 库 中 都 是 原 来 的 数 据 ， 可 用 性 当 然 是 1 0 0 % ； 安 全 性 是 1 0 0 % 的 系 统 中 ， 大 概 所 有 的 数 据 全 都 存 一 个 相 同 的 常 量 才 能 实 现 。 所 以 需 要 选 择 或 设 计 一 种 既 能 满 足 第 三 方 的 要 求 ， 又 能 保 证 安 全 性 的 算 法 就 变 得 特 别 重 要 了 。 选 定 了 敏 感 数 据 和 要 施 加 的 算 法 ， 剩 下 的 就 是 如 何 实 现 了 ， 在 什 么 过 程 中 进 行 脱 敏 呢 ？ 在 什 么 过 程 中 进 行 脱 敏 呢 ？ 难 题 的 解 决 方 案 难 题 的 解 决 方 案 1 . 如 何 识 别 敏 感 数 据 如 何 识 别 敏 感 数 据 现 在 有 两 种 方 式 来 识 别 敏 感 数 据 。 第 一 种 是 通 过 人 工 指 定 ， 比 如 通 过 正 则 来 指 定 敏 感 数 据 的 格 式 ， O r a c l e 公 司 开 发 的 O r a c l e   D a t a   M a s k i n g   P a c k 中 就 使 用 了 这 一 种 方 法 来 指 定 。 第 二 种 方 式 就 是 自 动 识 别 了 ， 在 文 献 [ 2 ] 中 ， 作 者 给 出 了 基 于 数 据 特 征 学 习 以 及 自 然 语 言 处 理 等 技 术 进 行 敏 感 数 据 识 别 的 自 动 识 别 方 案 ( 没 有 具 体 的 实 现 , 只 提 出 了 模 型 ) 。 具 体 的 实 现 在 g a y h u b 上 找 了 一 个 j a v a 实 现 的 工 程 ， c h l o r i n e - f i n d e r ， 看 了 下 源 码 具 体 原 理 是 通 过 提 前 预 置 的 规 则 来 识 别 一 些 常 见 的 敏 感 数 据 ， 比 如 信 用 卡 号 ， S S N ，   手 机 号 ， 电 子 邮 箱 ， I P 地 址 ， 住 址 等 . 2 . 使 用 怎 样 的 数 据 脱 敏 算 法 使 用 怎 样 的 数 据 脱 敏 算 法 在 比 较 常 见 的 数 据 脱 敏 系 统 中 ， 算 法 的 选 择 一 般 是 通 过 手 工 指 定 ， 像 O r a c a l 的 数 据 脱 敏 包 中 就 预 设 了 关 于 信 用 卡 的 数 据 选 择 什 么 算 法 进 行 处 理 ， 关 于 电 话 的 数 据 怎 么 处 理 ， 用 户 也 可 以 进 行 自 定 义 的 配 置 。 脱 敏 方 法 现 在 有 很 多 种 ， 比 如 k - 匿 名 ， L 多 样 性 ， 数 据 抑 制 ， 数 据 扰 动 ， 差 分 隐 私 等 。
k - 匿 名 ： 匿 名 ： 匿 名 化 原 则 是 为 了 解 决 链 接 攻 击 所 造 成 的 隐 私 泄 露 问 题 而 提 出 的 。 链 接 攻 击 是 这 样 的 ， 一 般 企 业 因 为 某 些 原 因 公 开 的 数 据 都 会 进 行 简 单 的 处 理 ， 比 如 删 除 姓 名 这 一 列 ， 但 是 如 果 攻 击 者 通 过 对 发 布 的 数 据 和 其 他 渠 道 获 得 的 信 息 进 行 链 接 操 作 ， 就 可 以 推 理 出 隐 私 数 据 。 k - 匿 名 是 数 据 发 布 时 保 护 私 有 信 息 的 一 种 重 要 方 法 。   k - 匿 名 技 术 是 1 9 9 8   年 由 S a m a r a t i 和 S w e e n e y 提 出 的   , 它 要 求 发 布 的 数 据 中 存 在 它 要 求 发 布 的 数 据 中 存 在 至 少 为 至 少 为 k 的 在 准 标 识 符 上 不 可 区 分 的 记 录 的 在 准 标 识 符 上 不 可 区 分 的 记 录 , 使 攻 击 者 不 能 判 别 出 隐 私 信 息 所 属 的 具 体 个 体 , 从 而 保 护 了 个 人 隐 私 ,   k - 匿 名 通 过 参 数 k 指 定 用 户 可 承 受 的 最 大 信 息 泄 露 风 险 。 但 容 易 遭 受 同 质 性 攻 击 和 背 景 知 识 攻 击 。 L - 多 样 性 多 样 性 L 多 样 性 是 在 k - 匿 名 的 基 础 上 提 出 的 ， 外 加 了 一 个 条 件 就 是 同 一 等 价 类 中 的 记 录 至 少 有 L 个 “ 较 好 表 现 ” 的 值 ， 使 得 隐 私 泄 露 风 险 不 超 过   1 / L ， ” 较 好 表 现 “ 的 意 思 有 多 种 设 计 ， 比 如 这 几 个 值 不 同 ， 或 者 信 息 熵 至 少 为 l o g L 等 等 . . 但 容 易 收 到 相 似 性 攻 击 。 数 据 抑 制 数 据 抑 制 数 据 抑 制 又 称 为 隐 匿 ， 是 指 用 最 一 般 化 的 值 取 代 原 始 属 性 值 ， 在 k - 匿 名 化 中 ， 若 无 法 满 足 k - 匿 名 要 求 ， 则 一 般 采 取 抑 制 操 作 ， 被 抑 制 的 值 要 不 从 数 据 表 中 删 除 ， 要 不 相 应 属 性 值 用 “   * *   ” 表 示 。 > > >   s   =   " C R E D I T C A R D " > > >   s [ - 4 : ] . r j u s t ( l e n ( s ) ,   " * " ) ' * * * * * * C A R D ' 数 据 扰 动 数 据 扰 动 数 据 扰 动 是 通 过 对 数 据 的 扰 动 变 形 使 数 据 变 得 模 糊 来 隐 藏 敏 感 的 数 据 或 规 则 ， 即 将 数 据 库   D   变 形 为 一 个 新 的 数 据 库   D ′   以 供 研 究 者 或 企 业 查 询 使 用 ， 这 样 诸 如 个 人 信   息 等 敏 感 的 信 息 就 不 会 被 泄 露 。 通 常 ， D ′   会 和   D   很 相 似 ， 从   D ′   中 可 以 挖 掘 出 和   D   相 同 的 信 息 。 这 种 方 法 通 过 修 改 原 始 数 据 ， 使 得 敏 感 性 信 息 不 能 与 初 始 的 对 象 联 系 起 来 或 使 得 敏 感 性 信 息 不 复 存 在 ， 但 数 据 对 分 析 依 然 有 效 。 P y t h o n 中 可 以 使 用 f a k e r 库 来 进 行 数 据 的 模 拟 和 伪 造 。
f r o m   f a k e r   i m p o r t   F a c t o r y f a k e   =   F a c t o r y . c r e a t e ( ) f a k e . c o u n t r y _ c o d e ( ) #   ' G E ' f a k e . c i t y _ n a m e ( ) #   ' 贵 阳 ' f a k e . s t r e e t _ a d d r e s s ( ) #   ' 督 路 l 座 ' f a k e . a d d r e s s ( ) #   ' 辉 市 哈 路 b 座   1 7 6 9 5 5 ' f a k e . s t a t e ( ) #   ' 南 溪 区 ' f a k e . l o n g i t u d e ( ) #   D e c i m a l ( ' - 1 6 3 . 6 4 5 7 4 9 ' ) f a k e . g e o _ c o o r d i n a t e ( c e n t e r = N o n e ,   r a d i u s = 0 . 0 0 1 ) #   D e c i m a l ( ' 9 0 . 2 5 2 3 7 5 ' ) f a k e . c i t y _ s u f f i x ( ) # ' 市 ' f a k e . l a t i t u d e ( ) #   D e c i m a l ( ' - 4 . 0 6 8 2 8 5 5 ' ) f a k e . p o s t c o d e ( ) #   ' 3 5 3 6 8 6 ' f a k e . b u i l d i n g _ n u m b e r ( ) #   ' o 座 ' f a k e . c o u n t r y ( ) #   ' 维 尔 京 群 岛 ' f a k e . s t r e e t _ n a m e ( ) #   ' 姜 路 ' 相 关 技 术 有 ： 一 般 化 与 删 除 ， 随 机 化 ， 数 据 重 构 , 数 据 净 化 ， 阻 碍 ， 抽 样 等 。 差 分 隐 私 差 分 隐 私 差 分 隐 私 应 该 是 现 在 比 较 火 的 一 种 隐 私 保 护 技 术 了 ， 是 基 于 数 据 失 真 的 隐 私 保 护 技 术 ， 采 用 添 加 噪 声 的 技 术 使 敏 感 数 据 失 真 但 同 时 保 持 某 些 数 据 或 数 据 属 性 不 变 ， 要 求 保 证 处 理 后 的 数 据 仍 然 可 以 保 持 某 些 统 计 方   面 的 性 质 ， 以 便 进 行 数 据 挖 掘 等 操 作 。 差 分 隐 私 保 护 可 以 保 证 ， 在 数 据 集 中 添 加 或 删 除 一 条 数 据 不 会 影 响 到 查 询 输 出 结 果 ， 因 此 即 使 在 最 坏 情 况 下 ， 攻 击 者 已 知 除 一 条 记 录 之 外 的 所 有 敏 感 数 据 ， 仍 可 以 保 证 这 一 条 记 录 的 敏 感 信 息 不 会 被 泄 露 。 想 要 体 验 的 同 学 可 以 去 H a v a r d 的 D i f f e r e n t i a l   P r i v a c y 实 验 室 ， 他 们 做 了 一 个 D P 的 原 型 实 现 . 想 要 详 细 了 解 的 同 学 可 以 看 一 下 知 乎 上 的 这 个 问 题     < 点 击 文 末 阅 读 原 文 查 看 链 接 > 关 于 动 态 脱 敏 系 统 的 实 现 ， 现 在 一 般 有 两 种 ， 一 种 是 重 写 数 据 库 程 序 代 码 ， 在 权 限 判 决 后 对 请 求 语 句 进 行 重 写 ， 从 而 查 询 数 据 ； 另 一 种 是 用 户 的 s q l 语 句 通 过 代 理 后 ， 代 理 会 对 其 中 关 于 敏 感 信 息 的 部 分 进 行 语 句 的 替 换 ， 并 且 在 返 回 时 会 重 新 包 装 为 与 原 请 求 一 致 的 格 式 交 给 用 户 。 总 结 总 结 经 过 上 面 的 分 析 ， 看 来 实 现 一 个 全 自 动 的 准 确 率 高 的 脱 敏 系 统 难 度 相 当 大 啊 ， 希 望 自 己 能 够 圆 满 完 成 任 务 。 Q Q ： 6 4 6 8 6 1 1 7 2 R e f e r e n c e ： [ 1 ] d a t a - m a s k i n g - b e s t - p r a c t i c e s h t t p : / / w w w . o r a c l e . c o m / u s / p r o d u c t s / d a t a b a s e / d a t a - m a s k i n g - b e s t - p r a c t i c e s - 1 6 1 2 1 3 . p d f [ 2 ] 大 数 据 环 境 下 的 智 能 数 据 脱 敏 系 统   陈 天 莹 《 通 信 技 术 》 2 0 1 6 . 0 7 第 4 9 卷 第 7 期 [ 3 ] 匿 名 化 隐 私 保 护 数 据 研 究 《 小 型 微 型 计 算 机 系 统 》 2 0 1 1 . 0 2 第 二 期 * 本 文 原 创 作 者 ： B e y o n d H a n n n ， 转 载 请 注 明 来 自 F r e e B u f . C O M
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