關(guān)于大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)密碼技術(shù)的分析

摘要：大數(shù)據(jù)時(shí)代下，人們信息的安全性經(jīng)常受到威脅，人們對(duì)隱私保護(hù)的需求加深。本文介紹了大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)密碼的關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)的特點(diǎn)，探討了大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)密碼技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用，加強(qiáng)群眾對(duì)相關(guān)技術(shù)的認(rèn)知和相關(guān)領(lǐng)域研究的重視程度。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；隱私保護(hù)；密碼技術(shù)

前言：

大數(shù)據(jù)是一種針對(duì)于全體數(shù)據(jù)收集，分析事物相關(guān)性的信息新興技術(shù)。大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)分析不再依賴于某一隨機(jī)樣本，也不再追求事物間的因果關(guān)系。大數(shù)據(jù)技術(shù)帶來(lái)信息交流的同時(shí)，還加大了信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)，降低人們隱私的安全性?；诖耍髷?shù)據(jù)隱私保護(hù)密碼技術(shù)的研究是十分重要的。

一.大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)密碼的關(guān)鍵技術(shù)

（一）存儲(chǔ)方面重要協(xié)議

為了實(shí)現(xiàn)群體數(shù)據(jù)保存和分析的能力，大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方面受到人們重視。目前，很多存儲(chǔ)協(xié)議的制定保證了數(shù)據(jù)的安全和完整。大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議的核心算法主要包括系統(tǒng)建立算法、挑戰(zhàn)應(yīng)答算法和驗(yàn)證算法。系統(tǒng)建立算法主要負(fù)責(zé)將原本大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊處理，并標(biāo)上相應(yīng)標(biāo)簽。系統(tǒng)建立算法是維持存儲(chǔ)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。挑戰(zhàn)應(yīng)答算法是協(xié)議中的主要部分，主要負(fù)責(zé)在需要驗(yàn)證的時(shí)候通知機(jī)構(gòu)隨機(jī)發(fā)送挑戰(zhàn)驗(yàn)證。驗(yàn)證算法則是驗(yàn)證用戶回復(fù)的正確性。驗(yàn)證算法和挑戰(zhàn)應(yīng)答算法相輔相成，能夠有效的保護(hù)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的安全性。

（二）對(duì)稱加密算法

對(duì)稱加密算法是由研究人員在對(duì)SWPOO算法不斷優(yōu)化改進(jìn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出的一種全新的可搜索式的隱私加密技術(shù)。對(duì)稱加密算法將黑客攻擊問(wèn)題納入考慮范圍，當(dāng)出現(xiàn)黑客攻擊情況時(shí)，算法會(huì)及時(shí)將云端數(shù)據(jù)刪除，保護(hù)用戶隱私。對(duì)稱加密算法的研究增強(qiáng)了人們?cè)诿魑暮兔芪捻樞蛏系膮f(xié)調(diào)感，保障了云服務(wù)對(duì)信息的保護(hù)[1]。對(duì)稱加密算法還能夠簡(jiǎn)單梳理用戶提出的搜索請(qǐng)求，但是這種搜索僅限于單一密文搜索。對(duì)稱加密算法的服務(wù)相對(duì)簡(jiǎn)單，難以進(jìn)行區(qū)間和關(guān)聯(lián)詞復(fù)雜搜索類的操作。而且系統(tǒng)私密保護(hù)的進(jìn)行需要建立在人們主動(dòng)輸入的行為上，并且算法本身的安全性難以證明。

（三）公鑰加密算法

公鑰加密算法是一種被公認(rèn)為高效率的大數(shù)據(jù)隱私加密方案。公鑰加密算法保證了對(duì)明文和公鑰的確定性加密，相比于對(duì)稱加密算法，具有更精準(zhǔn)的加密處理。公鑰加密算法需要所加密數(shù)據(jù)保持個(gè)體獨(dú)立性，從根本上說(shuō)，整體安全模型較弱。為了實(shí)際上保證用戶數(shù)據(jù)的安全，相關(guān)研究進(jìn)而提出了額外輸出的加密方案。這種加密方案主要分為保障用戶數(shù)量眾多下的信息安全和保障不可分區(qū)的子群的信息安全。同時(shí)對(duì)公鑰加密算法進(jìn)行升級(jí)，擴(kuò)大其搜索范圍，增大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。兩者形式的結(jié)合不僅使公鑰加密算法擁有任意提取連接詞的查詢、關(guān)鍵詞比較和詞匯組合等搜索，還進(jìn)一步提高了算法對(duì)信息的保護(hù)，增強(qiáng)隱私保護(hù)能力。

二.大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)密碼技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

（一）同態(tài)加密方案

同態(tài)加密方案是通過(guò)數(shù)學(xué)基因分解、離散和對(duì)數(shù)等問(wèn)題提出的大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)密碼技術(shù)。同態(tài)加密方案在密碼翻譯和編輯方面的效率很高，能夠大大提升算法效率。但是同態(tài)加密方案擁有兩方面的缺點(diǎn)：一方面是同態(tài)加密方案只針對(duì)密文進(jìn)行有效操作，所以密碼強(qiáng)度相對(duì)簡(jiǎn)單，難以滿足用戶需求。同態(tài)加密方案只存在對(duì)密文的加法和懲罰兩種形式操作，對(duì)相對(duì)復(fù)雜的密碼只能直接進(jìn)行二次函數(shù)分析。大數(shù)據(jù)用戶存儲(chǔ)信息龐大，隱私信息較多，保護(hù)需求較強(qiáng)，同態(tài)加密方案很難達(dá)到要求。另一方面，同態(tài)加密方案的發(fā)展十分受限，在科技不斷更新的時(shí)代很難持續(xù)性運(yùn)營(yíng)。同態(tài)加密方案在大數(shù)據(jù)信息隱私保護(hù)方面應(yīng)用比較受限，不能完成量子時(shí)代的信息保護(hù)。研究人員針對(duì)其缺點(diǎn)，對(duì)同態(tài)加密方案進(jìn)行不斷革新和升級(jí)，提出了完全同態(tài)加密方案。相比于同態(tài)加密方案，完全同態(tài)加密方案允許了重復(fù)性操作的存在，并且提升了量子時(shí)代信息保護(hù)能力。完全同態(tài)加密方案為大數(shù)據(jù)信息創(chuàng)造了更大的空間和時(shí)間，為用戶創(chuàng)造了新的需求，為大數(shù)據(jù)時(shí)代隱私密碼技術(shù)發(fā)展提供了新的思路。

（二）中國(guó)剩余定理

研究人員在對(duì)完全同態(tài)加密方案的升級(jí)過(guò)程中，利用中國(guó)剩余定理對(duì)G09加密方案進(jìn)行了改進(jìn)。相比于同態(tài)加密方案，G09需要較多的運(yùn)行成本。針對(duì)于運(yùn)行成本的問(wèn)題，研究人員通過(guò)將G09可接收消息長(zhǎng)度和密文秘鑰的長(zhǎng)度減小制定新的加密方案，稱為SV10加密方案。SV10加密方案能夠?qū)Υ髷?shù)據(jù)信息進(jìn)行打包處理，減少消耗空間，滿足大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)的需要。SV10在升級(jí)過(guò)程中還添加了冪次算法和對(duì)數(shù)算法，加入了混合乘法和代數(shù)同態(tài)，將時(shí)間成本轉(zhuǎn)化為多項(xiàng)式對(duì)數(shù)的形式。SV10的升級(jí)有效增強(qiáng)了加密方案的效率和質(zhì)量，避免了大數(shù)據(jù)用戶信息隱私遭到破壞。在大數(shù)據(jù)用戶隱私保護(hù)密碼技術(shù)中應(yīng)用到中國(guó)剩余定理，大大解決了傳統(tǒng)算法時(shí)間空間成本高的問(wèn)題，是一種研究上的創(chuàng)新突破。這一創(chuàng)新加快了加密技術(shù)和方案的研究速度，高效安全的加密陸續(xù)被研發(fā)出來(lái)，推進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

（三）新密鑰生成算法

新密鑰生成算法是在完全同態(tài)加密方案的基礎(chǔ)上，將子集求和問(wèn)題理想化的加密方案。G09建立完全同態(tài)加密方案安全性的前提條件是完成稀疏子集的求和運(yùn)算[2]。而新密鑰生成算法將安全性推進(jìn)到對(duì)稀疏子集最優(yōu)最差的運(yùn)算上，利用LWE和R-LWE算法提升運(yùn)算效率，加強(qiáng)運(yùn)算的便捷性。其中LWE和R-LWE算法能夠完成稀疏子集的最困難運(yùn)算問(wèn)題，提升了技術(shù)對(duì)大數(shù)據(jù)信息隱私的加密能力。但是這種方案需要對(duì)稀疏子集進(jìn)行平均算法，是升級(jí)過(guò)程的關(guān)鍵問(wèn)題?；诖?，新密鑰生成算法融入了量子規(guī)范和尺寸不變技術(shù)，將經(jīng)典技術(shù)規(guī)范到理想狀態(tài)，有進(jìn)一步擴(kuò)充了密鑰參與空間，解決稀疏子集的平均運(yùn)算問(wèn)題。同時(shí)，多秘鑰的加入提升了新密鑰生成算法的加密性能和加密效率。相比于傳統(tǒng)隱私加密保護(hù)技術(shù)，新密鑰生成算法將安全性規(guī)范到一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)上，使自身具有靈活性、實(shí)用性和安全性等特點(diǎn)。

（四）MAH-ABPRE大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)

MAH-ABPRE大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)是一種基于MAH-ABE和CP-ABPRE兩種技術(shù)算法提出的大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)方案。其中MAH-ABE 技術(shù)是針對(duì)于密鑰策略上的加密技術(shù)，CP-ABPRE技術(shù)主要針對(duì)于文本信息。首先，MAH-ABPRE大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)能夠有效的將大數(shù)據(jù)信息劃分為私人領(lǐng)域和公共領(lǐng)域，減少技術(shù)需要處理的信息量，進(jìn)而提升信息保護(hù)效率。其次，MAH-ABPRE大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)對(duì)公共領(lǐng)域和私人領(lǐng)域分別采取不同的保護(hù)算法，有效的將CP-ABPRE技術(shù)和等級(jí)多信任制結(jié)合。等級(jí)多信任制能夠?qū)⑿畔⑦M(jìn)行層次劃分，劃分出的子系統(tǒng)依附于主系統(tǒng)密鑰分配管理。CP-ABPRE技術(shù)和等級(jí)多信任制結(jié)合能夠幫助方案完成信息的層次化，保證運(yùn)算的針對(duì)性和精準(zhǔn)性。采用不同算法能夠提升技術(shù)對(duì)隱私信息的敏感度，進(jìn)而保證數(shù)據(jù)快速分析和運(yùn)行。最后，MAH-ABPRE大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)通過(guò)降低計(jì)算量的方式，降低密鑰的生成時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間，提升技術(shù)的實(shí)際操作性和可持續(xù)性。基于此，相比于MAH-ABE和CP-ABPRE兩種技術(shù)算法，MAH-ABPRE大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)具有更好的執(zhí)行效率。

結(jié)論：

綜上所述，大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)密碼技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)主要包括存儲(chǔ)方面重要協(xié)議、對(duì)稱加密算法和公鑰加密算法。大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)加密技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到同態(tài)加密方案、SV10加密方案、新密鑰生成算法和MAH-ABPRE大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)等加密實(shí)際方案中。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉琳琳，高光.大數(shù)據(jù)環(huán)境下個(gè)性化檢索中數(shù)據(jù)隱私保護(hù)方法[J].信息與電腦（理論版），2018（22）：104-106.

[2]高瑞，李俊，楊睿超.大數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)技術(shù)架構(gòu)研究[J].信息系統(tǒng)工程，2018（10）：78.

作者簡(jiǎn)介：張超（1985-），男，籍貫：河北省保定市人，民族：漢，職稱（無(wú)）學(xué)歷（碩士研究生）研究方向（計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)）單位名稱（66350部隊(duì)）單位所在省市（河北省保定市）單位郵編（071000）