鮑旭華,曲曉東,鄭新華
1. 360企業(yè)安全集團,北京 100015;
2. 大數(shù)據(jù)協(xié)同安全技術(shù)國家工程實驗室,北京 100015
大數(shù)據(jù)是一場革命,它將改變?nèi)藗兊纳睢⒐ぷ骱退季S方式。我國高度重視大數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略意義和社會意義,國務(wù)院于2015年出臺《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》,并將“實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略,推進數(shù)據(jù)資源開放共享”納入“十三五”規(guī)劃。《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》提出“加大大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)力度,著力推進數(shù)據(jù)匯集和發(fā)掘,深化大數(shù)據(jù)在各行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用,促進大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展”,強調(diào)“推進基礎(chǔ)研究和核心技術(shù)攻關(guān)。圍繞數(shù)據(jù)科學(xué)理論體系、大數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)與分析理論、大數(shù)據(jù)驅(qū)動的顛覆性應(yīng)用模型探索等重大基礎(chǔ)研究進行前瞻布局,開展數(shù)據(jù)科學(xué)研究,引導(dǎo)和鼓勵在大數(shù)據(jù)理論、方法及關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)等方面展開探索”?!吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》提出:實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略,加快海量數(shù)據(jù)采集、存儲、清洗、分析發(fā)掘、可視化、安全與隱私保護等領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān);完善大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)支撐體系和生態(tài)體系,加強標(biāo)準(zhǔn)體系和質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)。
大數(shù)據(jù)意味著巨大的挑戰(zhàn)。海量數(shù)據(jù)聚集在帶來巨大價值的同時,也帶來數(shù)據(jù)泄露、黑客入侵等安全風(fēng)險,一旦發(fā)生危害將導(dǎo)致重大的損失。要化解安全風(fēng)險,就必須突破大數(shù)據(jù)安全的核心技術(shù),而且必須依靠我國的自主力量。習(xí)近平總書記在2016年的網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作座談會上指出“核心技術(shù)受制于人是我們最大的隱患?!蓖黄茢?shù)據(jù)安全核心技術(shù),要從基礎(chǔ)技術(shù)、通用技術(shù)、非對稱技術(shù)、“殺手锏”技術(shù)、前沿技術(shù)、顛覆性技術(shù)等方面入手,一方面立足自主創(chuàng)新、自立自強;另一方面堅持開放交叉和協(xié)同創(chuàng)新,形成大數(shù)據(jù)安全技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新平臺。
大數(shù)據(jù)也意味著巨大的機遇。大數(shù)據(jù)為安全技術(shù)的發(fā)展提供了新的、強大的驅(qū)動力,海量多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)為更深入的安全分析提供了可能。大數(shù)據(jù)為智能化的安全運營提供了基礎(chǔ),無論是人工協(xié)作還是機器智能,都以此建立了新的模式。大數(shù)據(jù)為安全產(chǎn)業(yè)生態(tài)協(xié)同創(chuàng)造了條件,安全供應(yīng)商的合作和協(xié)同帶來的收益將遠大于競爭。
目前,我國各行業(yè)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用風(fēng)起云涌,大數(shù)據(jù)在國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮越來越大的作用,但是,大數(shù)據(jù)的安全問題也日益凸顯,形勢不容樂觀。當(dāng)前,我國在大數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域存在以下幾方面的問題。
一是數(shù)據(jù)泄露事件層出不窮。數(shù)據(jù)是重要資產(chǎn),大數(shù)據(jù)意味著高價值的財富,容易遭受敵對分子的攻擊和竊取。近年來,我國發(fā)生了多次重大數(shù)據(jù)泄漏事件,近日(2018年4月),餓了么、百度外賣、美團等外賣平臺的個人信息發(fā)生泄露;在2017年,我國就發(fā)生過58同城全部簡歷數(shù)據(jù)泄露、優(yōu)酷1億用戶賬號泄露和浙江省松陽縣警方偵破7億條個人信息案件等重大事件。如果不采取更多措施,可以預(yù)計今后還將發(fā)生更多的數(shù)據(jù)泄漏事件。
二是個人信息安全保護形勢嚴峻。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的推進,越來越多的業(yè)務(wù)運營會采集個人信息,并對個人信息進行存儲、處理,甚至共享。個人信息的非法收集、泄露、濫用等已成為社會關(guān)注的焦點問題。2018年1月,我國發(fā)生了“支付寶年度賬單事件”,誘導(dǎo)用戶同意收集個人信息并向第三方提供;2017年9月,在10款應(yīng)用隱私條款評審結(jié)果發(fā)布會上,全國信息安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會秘書處有關(guān)負責(zé)人指出,長期以來,我國普遍存在隱私條款籠統(tǒng)不清、未給用戶足夠的選擇權(quán)、大量收集與所提供服務(wù)無直接關(guān)聯(lián)的個人信息、私自共享和轉(zhuǎn)讓個人信息等問題。
三是數(shù)據(jù)跨境流動問題影響信息產(chǎn)業(yè)“走出去”步伐。隨著我國“一帶一路”、企業(yè)“走出去”等戰(zhàn)略的實施,國內(nèi)電商、社交、游戲、移動互聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)勢領(lǐng)域企業(yè)正向境外進行大規(guī)模擴展,由此帶來的個人信息和重要數(shù)據(jù)出境行為也日益頻繁。2018年5月25日,歐盟將正式實施《通用數(shù)據(jù)保護條例(GDPR)》,其目的就是保障歐盟的數(shù)據(jù)安全,對在歐盟開展業(yè)務(wù)的境外企業(yè)有很嚴格的管理規(guī)定。美國、澳大利亞、新加坡等國家也頒布了類似的法規(guī)條例。如果數(shù)據(jù)跨境流動的問題處理不好,不僅影響對外業(yè)務(wù)的開展,也將影響我國境內(nèi)數(shù)據(jù)的安全。
四是數(shù)據(jù)濫用成為重大安全隱患。通過大數(shù)據(jù)分析,可以發(fā)掘許多有價值的信息,甚至可能影響國家安全。例如,近期爆發(fā)的Facebook數(shù)據(jù)泄露事件表明,對社交數(shù)據(jù)的分析利用可以操作輿情,從而最終影響國家的選舉結(jié)果,這就是數(shù)據(jù)濫用的結(jié)果。目前,我國平臺型互聯(lián)網(wǎng)公司掌握著大量數(shù)據(jù),基于這些數(shù)據(jù)進行挖掘和利用,可以對經(jīng)營管理乃至社會穩(wěn)定產(chǎn)生重要影響;近期暴露的“大數(shù)據(jù)殺熟”事件就體現(xiàn)了這些公司有濫用數(shù)據(jù)的沖動。
五是大數(shù)據(jù)安全核心技術(shù)薄弱。美國禁止對中興通訊股份有限公司供應(yīng)芯片一事,暴露了我國核心信息技術(shù)受制于人的危險情況,在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域也是如此。雖然我國許多企業(yè)提出了“去IOE”的口號,但是,大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的芯片、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等核心產(chǎn)品仍是國外壟斷,我國國產(chǎn)系統(tǒng)仍無法替代西方的產(chǎn)品,距離形成完整的生態(tài)鏈則更遙遠。一旦在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域發(fā)生類似的事件,我國各大數(shù)據(jù)系統(tǒng)也將被“掐脖子”。
與傳統(tǒng)的保障數(shù)據(jù)安全相比,保障大數(shù)據(jù)安全面臨新的形勢和新的風(fēng)險。這種形勢的變化來自大數(shù)據(jù)集帶來的更大的安全威脅以及大數(shù)據(jù)生態(tài)復(fù)雜化引入的新風(fēng)險。具體而言,與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)安全相比,大數(shù)據(jù)安全需要從兩個維度來考慮:第一是安全防護的對象,包括系統(tǒng)和信息(數(shù)據(jù))兩類;二是安全需求的來源,包括入侵者和參與者兩類。這兩個維度共同構(gòu)成了大數(shù)據(jù)安全內(nèi)涵的4個象限,如圖1所示。
● 信息隱私:在參與者使用合法途徑獲取授權(quán)數(shù)據(jù)的前提下,防止其結(jié)合外部知識,分析得到隱私信息。
● 信任機制:提供安全機制,使得參與者可以控制自己的哪些數(shù)據(jù)以什么形式被其他參與者獲取。
● 數(shù)據(jù)安全:防止入侵者使用非法途徑,獲取非授權(quán)數(shù)據(jù)。
● 系統(tǒng)防護:防止入侵者使用非法途徑獲取系統(tǒng)控制權(quán)限或損害系統(tǒng)的正常運行。
大數(shù)據(jù)安全的保障需要4個方面的協(xié)作,任何短板都會帶來隱患。
長期以來,在信息安全的攻防對抗中,防守一方總處于被動局面,其根本原因是信息的不對稱。攻擊者可以自由選擇入侵的對象、時機和方法,而防守方卻只能時刻保持警惕,隨時迎戰(zhàn)任何可能的威脅。大數(shù)據(jù)帶來的核心驅(qū)動力就是描繪出攻擊者的行為模式,為防守方提供情報支持,減少這種信息不對稱的情況。
圖1 大數(shù)據(jù)安全內(nèi)涵
數(shù)據(jù)量級不同時,處理的方法也不同。傳統(tǒng)的安全檢測以特征和規(guī)則為基礎(chǔ),需要一個特征提取和規(guī)則編制過程。但隨著攻擊方法的豐富和復(fù)雜,這個過程的成本越來越高。大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展,使匯集海量數(shù)據(jù)進行協(xié)同分析、省略人工提取過程成了一種新思路,即數(shù)據(jù)量級協(xié)同。例如,360公司的QVM殺毒引擎采用了有窮向量機的機器學(xué)習(xí)方法,在超過100億個樣本庫的基礎(chǔ)上,不斷進行迭代學(xué)習(xí)。新出現(xiàn)的惡意樣本會被引擎自動識別,并成為下次迭代學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。
傳統(tǒng)安全信息和事件管理(security information and event management,SIEM)與安全操作中心(security operation center,SOC)產(chǎn)品通過提供關(guān)聯(lián)算法和規(guī)則來檢測高級威脅,同樣需要人工定制的先驗知識。但是以高級持續(xù)性威脅(advanced persistent threat,APT)為代表的外部威脅越來越復(fù)雜,隱蔽性也越來越強。對企業(yè)的安全團隊來說,新型攻擊出現(xiàn)太快,使得先驗知識難以獲取。異構(gòu)數(shù)據(jù)協(xié)同的思路是將多個安全檢測設(shè)備同時作為數(shù)據(jù)來源,進行多源數(shù)據(jù)協(xié)同分析,利用部分先驗知識將微小的線索聯(lián)系起來,由點及面,發(fā)現(xiàn)攻擊行為。例如,安全業(yè)界普遍認為,傳統(tǒng)的邊界防御很難徹底抵御入侵者。對邊界和內(nèi)網(wǎng)中的終端、應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)等各種行為建立畫像和基線,以用戶和實體為核心,使用用戶實體行為分析(user and entity behavior analytics,UEBA),綜合利用統(tǒng)計模型和機器學(xué)習(xí)等方法,發(fā)現(xiàn)異常行為,將是更為有效的方式。
云地數(shù)據(jù)協(xié)同是指本地安全設(shè)備與云端威脅情報進行協(xié)同,以獲取最新的先驗知識。攻擊者也需要考慮成本和收益的問題,一種新的攻擊方法不會只出現(xiàn)一次,而是會被反復(fù)使用。對于特定企業(yè)第一次遭受的攻擊,在網(wǎng)絡(luò)中可能已經(jīng)反復(fù)出現(xiàn)并被發(fā)現(xiàn)過多次了。因此,對于本地的安全防護系統(tǒng)來說,從云端獲取最新的威脅情報,將成為基本的安全能力之一。
數(shù)據(jù)協(xié)同和智能協(xié)同可以帶來安全能力的提升,但最為重要的是,真正的革命將來自產(chǎn)業(yè)協(xié)同。協(xié)同帶來的利益是雙向的,一旦實現(xiàn)這種協(xié)同,安全供應(yīng)商可以更專注獨有的功能或服務(wù),而用戶可得到更強大的安全能力。產(chǎn)業(yè)協(xié)同可能有以下多種方式。
第一是自發(fā)式協(xié)同,各個廠商提供應(yīng)用程序編程接口(application programming interface,API),供其他廠商和客戶直接調(diào)用,目前多數(shù)國際安全企業(yè)的協(xié)同采用這種方式。這種方式的優(yōu)點是形式靈活,缺點是接口和服務(wù)質(zhì)量的不統(tǒng)一容易造成混亂。
第二是聯(lián)盟式協(xié)同,幾個廠商組成對等的聯(lián)盟,協(xié)商彼此交換的內(nèi)容,例如PaloAlto Networks等廠商共享威脅情報的網(wǎng)絡(luò)威脅聯(lián)盟(Cyber Threat Alliance,CTA)。這種方式的優(yōu)點是接口統(tǒng)一,缺點是同質(zhì)化和封閉性。
第三是生態(tài)式協(xié)同,不同類型的廠商有組織地形成一個生態(tài)系統(tǒng),采用開放透明的平臺提供服務(wù)。這種方式的優(yōu)點是穩(wěn)定性和包容性強,缺點是需要足夠開放穩(wěn)定的平臺。
Gartner的一份2015年的研究報告①Predicts 2016:IT vendor ecosystems must be re-evaluated based on agility,collaboration and risk認為,“到2019年,全球2 000強企業(yè)50%的對外服務(wù)和解決方案花費將通過不到10家組織生態(tài)系統(tǒng)的戰(zhàn)略供應(yīng)商提供?!辈捎蒙鷳B(tài)系統(tǒng)供應(yīng)商有諸多優(yōu)點。首先,每類安全產(chǎn)品或服務(wù)都會有多家供應(yīng)商在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi),彼此良性競爭,可以為用戶提供更多樣化的選擇。其次,安全產(chǎn)品和服務(wù)的種類在不斷增加,彼此的聯(lián)動也越來越復(fù)雜,生態(tài)供應(yīng)商負責(zé)組織彼此間的協(xié)同,可以大幅提高管理效率。最后,對于不斷涌現(xiàn)的新興廠商提供的先進技術(shù),企業(yè)客戶進行嘗試會面臨較大的風(fēng)險和代價,由生態(tài)供應(yīng)商逐步嘗試就可以減少這種風(fēng)險。
安全技術(shù)的復(fù)雜性給客戶帶來了諸多懷疑,而生態(tài)供應(yīng)商想要贏得企業(yè)客戶,就必須提供一個開放、公正的平臺。同一篇Gartner的報告提出:“到2019年,對供應(yīng)商價值網(wǎng)絡(luò)(包括分包商)中的運營和安全活動的透明需要,將使得對供應(yīng)商安全和風(fēng)險管理解決方案和服務(wù)的需求增加30%。”這樣才可以形成良性循環(huán),就像消費者市場中的蘋果生態(tài)系統(tǒng),最終為消費者提供了高質(zhì)量的服務(wù),同時使應(yīng)用開發(fā)商和平臺方提供方獲利。
未來的安全產(chǎn)業(yè)生態(tài)協(xié)同(如圖2所示)至少會包含3種角色:一是安全產(chǎn)品和服務(wù)的供應(yīng)商,與傳統(tǒng)供應(yīng)商相比,其主要區(qū)別在于提供豐富的接口,能夠與其他產(chǎn)品和服務(wù)以及大數(shù)據(jù)平臺連接;二是安全大數(shù)據(jù)平臺的供應(yīng)商,包括本地平臺和云端平臺,這些平臺可以收集產(chǎn)品和服務(wù)的信息,對接外部情報,進行綜合分析,并對產(chǎn)品和服務(wù)提供協(xié)同指令,是未來安全生態(tài)的大腦;三是安全大數(shù)據(jù)應(yīng)用供應(yīng)商,他們在大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)和功能基礎(chǔ)上提供專項分析能力,以適應(yīng)復(fù)雜多變的外部威脅和內(nèi)部需求。三者各司其職,利益分享,為安全能力的提升共創(chuàng)未來。
圖2 安全產(chǎn)業(yè)生態(tài)協(xié)同
大數(shù)據(jù)協(xié)同安全技術(shù)國家工程實驗室建成后,在技術(shù)支撐、產(chǎn)品服務(wù)、試點應(yīng)用、資金數(shù)據(jù)4個方面形成“跨部門、跨區(qū)域、跨行業(yè)的具有全國性示范效應(yīng)平臺”。以企業(yè)為主體,以市場為導(dǎo)向,推進“產(chǎn)學(xué)研用測”的合作(如圖3所示),實現(xiàn)體制機制、合作模式、創(chuàng)新人才培養(yǎng)三大突破,提高自主創(chuàng)新能力,加速產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級,整合產(chǎn)學(xué)研資源而形成的創(chuàng)新力,搭建大數(shù)據(jù)協(xié)同安全創(chuàng)新服務(wù)平臺,提供大數(shù)據(jù)協(xié)同安全共性支持平臺,吸引眾多創(chuàng)新安全企業(yè)進入這個領(lǐng)域并支持它們發(fā)展。
圖3 “產(chǎn)學(xué)研用測”合作循環(huán)
該實驗室集中突破23項核心關(guān)鍵,形成圖4中覆蓋數(shù)據(jù)、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、終端的7類協(xié)同技術(shù)(情報協(xié)同、病毒協(xié)同、漏洞協(xié)同、入侵協(xié)同、眾測協(xié)同、應(yīng)急協(xié)同、溯源協(xié)同)。例如采用終端安全技術(shù)發(fā)現(xiàn)泄露的涉密文件,就可以通過溯源協(xié)同關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)安全和數(shù)據(jù)安全,在網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)中追溯涉密文件泄露的途徑和過程,進而對數(shù)據(jù)安全的防護進行針對性的強化,從而達到監(jiān)測與處置的協(xié)同效果。
該實驗室基于云計算和虛擬化技術(shù)構(gòu)建大數(shù)據(jù)協(xié)同安全共性支持平臺,為生態(tài)合作伙伴提供基礎(chǔ)研發(fā)支撐環(huán)境。大數(shù)據(jù)協(xié)同安全共性支持平臺采用云計算和虛擬化技術(shù),搭建標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、功能完善、系統(tǒng)穩(wěn)定、安全可靠、集中統(tǒng)一的開放式、可擴展的基礎(chǔ)支撐平臺,以復(fù)雜數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析、大數(shù)據(jù)搜索、大規(guī)模機器學(xué)習(xí)等技術(shù)支撐大數(shù)據(jù)安全分析,為大數(shù)據(jù)協(xié)同安全的各項工作提供流式和批量數(shù)據(jù)接入,非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲,批處理計算、迭代計算、流式計算和高性能計算等基礎(chǔ)支持。大數(shù)據(jù)協(xié)同安全共性支持平臺已經(jīng)對公眾發(fā)布了一系列公開項目,具體如下。
● XLearning人工智能開源平臺:大數(shù)據(jù)與深度學(xué)習(xí)相融合,基于Hadoop Yarn完成了TensorFlow、MXNet、Caffe、Theano、PyTorch、Keras、XGBoost等常用深度學(xué)習(xí)框架的集成,是典型的“AI on Hadoop”的實現(xiàn)。XLearning則可以幫助人工智能開發(fā)者實現(xiàn)調(diào)度的統(tǒng)一和服務(wù)器資源的復(fù)用。隨著平臺算法庫的不斷增容和優(yōu)化,開發(fā)者工作難度將大大降低。
圖4 7類協(xié)同技術(shù)
● 分布式拒絕服務(wù)(distributed denial of service,DDoS)攻擊威脅信息共享系統(tǒng):是最大的面向整個互聯(lián)網(wǎng)提供DDoS監(jiān)測和告警服務(wù)的系統(tǒng)之一。目前,平均每天發(fā)生超過3萬個DDoS攻擊。對于全球大規(guī)模的DDoS事件,該系統(tǒng)能夠在第一時間成功探測出來,在準(zhǔn)確度和及時性方面都有非常好的表現(xiàn)。來自不同公司和組織的工程師都在基于該系統(tǒng)進行日常安全維護和研究工作。
● 網(wǎng)絡(luò)掃描信息共享系統(tǒng):是專門記錄網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)掃描活動的系統(tǒng)。針對互聯(lián)網(wǎng)中被攻擊者廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)掃描進行被動監(jiān)測,本系統(tǒng)記錄掃描來源、目的、頻度等信息,平均每天記錄超過1萬個掃描IP地址的活動,供分析使用。
● 威脅情報共享系統(tǒng):是面向公眾開放的威脅情報數(shù)據(jù)查詢服務(wù)系統(tǒng),于2015年開始對外開放。安全廠商、政企用戶等經(jīng)線上注冊并審核通過后,都可以在系統(tǒng)對域名、IP地址、樣本信息等進行查詢,系統(tǒng)將反饋云端數(shù)據(jù)查詢結(jié)果。技術(shù)人員結(jié)合這些信息進行分析,可以對定位安全威脅發(fā)揮關(guān)鍵作用。系統(tǒng)具有關(guān)聯(lián)分析和海量數(shù)據(jù)兩大特色,可以將用戶提交的查詢信息關(guān)聯(lián)起來,協(xié)助用戶進行線索拓展,挖掘出在企業(yè)或組織內(nèi)部分析中無法發(fā)現(xiàn)的更多線索。
本文介紹了大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域帶來的挑戰(zhàn)和機遇,闡述了數(shù)據(jù)泄露、個人隱私風(fēng)險、數(shù)據(jù)跨境流動、數(shù)據(jù)濫用等一系列安全風(fēng)險以及應(yīng)對這些風(fēng)險的大數(shù)據(jù)安全保障體系。同時,大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展也為安全產(chǎn)業(yè)能力提升帶來了機遇,大數(shù)據(jù)協(xié)同安全技術(shù)國家工程實驗室會在不同層面開展工作,推動整個安全產(chǎn)業(yè)對這種機遇的把握,包括大數(shù)據(jù)驅(qū)動的安全技術(shù)發(fā)展、人機智能安全協(xié)作模式、安全產(chǎn)業(yè)生態(tài)協(xié)同等。
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