數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的數(shù)據(jù)安全與隱私保護技術(shù)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(shù)據(jù)的快速增長和廣泛應用，數(shù)據(jù)安全和隱私保護問題日益重要[1]。數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的數(shù)據(jù)安全和隱私保護技術(shù)是保護個人和組織免受數(shù)據(jù)泄露、未經(jīng)授權(quán)訪問和濫用的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)安全涉及保護數(shù)據(jù)的完整性、機密性和可用性，以防止數(shù)據(jù)丟失、破壞或被未經(jīng)授權(quán)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(shù)據(jù)的合法收集和合規(guī)使用[2]。基于該背景，研究數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的數(shù)據(jù)安全與隱私保護技術(shù)，并提出相關(guān)問題的解決方案，以應對日益復雜的安全和隱私挑戰(zhàn)。

1 數(shù)據(jù)安全保護技術(shù)

1.1 數(shù)據(jù)分類和標識

通過合理的數(shù)據(jù)分類和標識，能夠更好地管理和保護數(shù)據(jù)資產(chǎn)，確保數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中的數(shù)據(jù)安全和隱私保護[3-5]。數(shù)據(jù)分類是將數(shù)據(jù)按照屬性和特征進行劃分和歸類的過程。

假設(shè)有一個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)分類可以用一個分類函數(shù)f來描述，表示將樣本映射到不同的類別或標簽。分類函數(shù)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(shù)f，可以將數(shù)據(jù)集D中的樣本劃分為不同類別。

數(shù)據(jù)標識是為了識別和跟蹤數(shù)據(jù)的唯一性和身份，通常使用標識符或標簽來表示。

假設(shè)有一個數(shù)據(jù)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(shù)g，為每個樣本生成唯一的標識符。標識函數(shù)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(shù)g，可以為數(shù)據(jù)集D中的每個樣本分配唯一的標識符，使其在整個數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中可以被唯一識別。

1.2 數(shù)據(jù)加密技術(shù)

數(shù)據(jù)加密技術(shù)通過使用數(shù)學算法和密鑰，可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為無法理解和解讀的形式，從而確保數(shù)據(jù)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(shè)M為明文數(shù)據(jù)，K為密鑰，E_AES為AES 加密算法，C為生成的AES 密文，則數(shù)據(jù)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(xiàn)需要考慮多個參數(shù)和細節(jié)，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(jù)安全需求和性能要求選擇適當?shù)拿荑€長度。

（2）密文分組鏈接（Cipher Block Chaining，CBC）模式中，每個數(shù)據(jù)塊的加密都依賴于前一個數(shù)據(jù)塊的密文和當前數(shù)據(jù)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(shù)器模式。此外，需要選擇適當?shù)奶畛浞绞健?/p>

1.3 訪問控制和身份驗證

訪問控制用于確保只有經(jīng)過授權(quán)的用戶可以訪問特定數(shù)據(jù)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(shè)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(quán)策略定義。授權(quán)策略可以基于用戶的角色、組織結(jié)構(gòu)或其他屬性來定義。設(shè)授權(quán)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(quán)限。

（4）訪問請求和驗證。當用戶請求訪問某個資源時，系統(tǒng)會驗證其身份信息，并根據(jù)授權(quán)策略確定是否授予訪問權(quán)限。當用戶請求訪問資源ri時，系統(tǒng)會驗證用戶身份信息U，并檢查授權(quán)策略A，以確定是否授予訪問權(quán)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(tǒng)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(tǒng)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(jié)合2種或多種身份驗證方法，如密碼與生物特征的結(jié)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(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)、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(guān)鍵步驟如表1 所示。

表1 安全漏洞管理關(guān)鍵步驟

1.4.2 數(shù)據(jù)備份恢復

數(shù)據(jù)備份恢復是確保在數(shù)據(jù)丟失、損壞或遭受攻擊時能夠恢復數(shù)據(jù)完整性和可用性的關(guān)鍵措施。需要制定合理的數(shù)據(jù)備份策略，包括備份頻率、備份位置、備份類型等。根據(jù)數(shù)據(jù)的重要性和業(yè)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(shù)據(jù)。備份應涵蓋關(guān)鍵數(shù)據(jù)、系統(tǒng)配置和數(shù)據(jù)庫等，以確保在數(shù)據(jù)損壞或丟失時能夠進行恢復。

定期進行數(shù)據(jù)恢復測試，驗證備份數(shù)據(jù)的完整性和可用性。通過模擬數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(fā)生時，能夠快速恢復數(shù)據(jù)并保證系統(tǒng)正常運行，持續(xù)監(jiān)測備份過程和備份數(shù)據(jù)的完整性，同時需要及時更新備份策略和技術(shù)，以適應業(yè)務需求和數(shù)據(jù)安全的要求。

2 隱私保護技術(shù)

數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來許多機遇，但同時帶來了數(shù)據(jù)安全和隱私保護方面的挑戰(zhàn)。

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

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

（3）隨著隱私保護法規(guī)的不斷加強，組織需要遵守各種合規(guī)要求，如通用數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)處理的合法性、透明性和用戶權(quán)利的保護，需要組織投入大量的資源和技術(shù)來滿足這些要求。

（4）數(shù)字化轉(zhuǎn)型使得跨境數(shù)據(jù)傳輸成為常態(tài)，但不同國家和地區(qū)對數(shù)據(jù)保護的要求和標準存在差異。組織需要面對跨境數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆梢蠛秃弦?guī)挑戰(zhàn)，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全和合法性。

數(shù)據(jù)脫敏技術(shù)隱私保護是一種將敏感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為不可逆形式的技術(shù)，目的是保護數(shù)據(jù)隱私。常用數(shù)據(jù)脫敏技術(shù)如表2 所示。

表2 常用數(shù)據(jù)脫敏技術(shù)

假設(shè)有一組包含真實姓名的數(shù)據(jù)集，即

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

步驟1：選擇泛化規(guī)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(shù)據(jù)集中的每個姓名數(shù)據(jù)D應用泛化規(guī)則，得到脫敏后的數(shù)據(jù)D'。

步驟3：使用脫敏后的數(shù)據(jù)D'替換原始的姓名數(shù)據(jù)D。

應用脫敏方法后，原始數(shù)據(jù)集D中的姓名數(shù)據(jù)變?yōu)槊撁艉蟮臄?shù)據(jù)集D'，即

通過脫敏技術(shù)，原始數(shù)據(jù)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(jù)具體的隱私保護需求和法規(guī)要求，可以選擇不同的脫敏方法和規(guī)則進行數(shù)據(jù)脫敏操作。

3 結(jié) 論

探討多種數(shù)據(jù)安全保護技術(shù)，包括數(shù)據(jù)分類和標識、數(shù)據(jù)加密技術(shù)、訪問控制和身份驗證機制、安全漏洞管理以及數(shù)據(jù)備份恢復策略，同時基于隱私保護技術(shù)詳細研究數(shù)據(jù)脫敏方法，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)和隱私。