第6章信息安全與隱私保護(hù)技術(shù)6.1信息內(nèi)容安全6.2加密技術(shù)6.3隱私保護(hù)6.4身份認(rèn)證

6.1信息內(nèi)容安全

6.1.1基本概念信息內(nèi)容安全是信息安全領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和信息化進(jìn)程的深化，信息安全的內(nèi)涵不斷豐富，不僅涉及國家秘密、軍事秘密等敏感領(lǐng)域，還囊括了商業(yè)機(jī)密、個(gè)人隱私等信息內(nèi)容的安全。當(dāng)前，信息安全體系主要包含四個(gè)層次：物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全和信息內(nèi)容安全。

物理安全是指保護(hù)信息系統(tǒng)的軟硬件設(shè)備、設(shè)施及其他載體免遭自然災(zāi)害(如地震、水災(zāi)、火災(zāi)等)、人為破壞、操作失誤以及計(jì)算機(jī)犯罪行為的影響，其核心聚焦于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備、通信與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及存儲媒體設(shè)備的實(shí)體防護(hù)。

網(wǎng)絡(luò)安全本質(zhì)上關(guān)注于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中信息的安全狀態(tài)，確保信息在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的保密性、完整性和可用性。

數(shù)據(jù)安全是指防止數(shù)據(jù)被無意或故意行為導(dǎo)致的非授權(quán)泄露、篡改、破壞或非法辨識、控制和否認(rèn)，確保數(shù)據(jù)的完整性、保密性、可用性和可控性得以維護(hù)。

6.1.2信息內(nèi)容安全的特點(diǎn)

信息內(nèi)容安全作為一門新興學(xué)科，以海量網(wǎng)絡(luò)信息內(nèi)容為研究對象，具有鮮明的特點(diǎn)，主要包括以下幾個(gè)方面。

(1)高度綜合性與跨學(xué)科性：研究內(nèi)容十分廣泛，涵蓋了信息內(nèi)容的獲取、分析、辨識、管理和控制等多個(gè)方面，并延伸至法律保障、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)、隱私保護(hù)等相關(guān)問題。信息內(nèi)容安全不僅融合了數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)存儲、自然語言處理、信息過濾等計(jì)算機(jī)技術(shù)的前沿成果，還深度交織了傳播學(xué)、管理學(xué)、心理學(xué)、社會科學(xué)等多學(xué)科的理論精髓。因此，對信息內(nèi)容安全的研究不再局限于技術(shù)領(lǐng)域，而是有更廣泛的理論基礎(chǔ)和多元化的研究方向。

(2)技術(shù)迭代迅速：這是由于當(dāng)前信息技術(shù)的快速發(fā)展和安全威脅的不斷變化所決定的，信息內(nèi)容安全面對的是互聯(lián)網(wǎng)上的海量信息，在海量數(shù)據(jù)中挖掘出潛在信息安全是對信息安全挖掘技術(shù)的考驗(yàn)。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的蓬勃興起，既為信息內(nèi)容安全提供了創(chuàng)新手段與廣闊空間，也引發(fā)了新的安全挑戰(zhàn)和威脅，迫使傳統(tǒng)安全防御機(jī)制面臨失效。此外，隨著相關(guān)法律法規(guī)的不斷完善，企業(yè)和組織需要遵守更加嚴(yán)格的信息安全準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)，促使信息內(nèi)容安全技術(shù)持續(xù)升級以適應(yīng)合規(guī)性與法律要求。

(3)道德與法律并重：信息內(nèi)容安全以互聯(lián)網(wǎng)為平臺，社交媒體(如微信、抖音、微博、QQ等)內(nèi)容為研究主體。其管理實(shí)踐既需依據(jù)《互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)管理辦法》《非經(jīng)營性互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)備案管理辦法》相關(guān)法律法規(guī)，又需直面知識產(chǎn)權(quán)、隱私保護(hù)等倫理道德問題。因此，信息內(nèi)容安全的管理與防護(hù)策略需兼顧法律約束與道德準(zhǔn)則，確保在維護(hù)信息安全的同時(shí)，尊重并保護(hù)用戶的合法權(quán)益與隱私。

6.1.3信息內(nèi)容安全的技術(shù)范疇

1.信息內(nèi)容的獲取

信息內(nèi)容的獲取包括數(shù)據(jù)獲取的概念、數(shù)據(jù)獲取的技術(shù)和數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的應(yīng)用。根據(jù)技術(shù)方法的不同，數(shù)據(jù)獲取技術(shù)可分為以下三種類型。

(1)批量型數(shù)據(jù)獲取方法：典型代表為網(wǎng)頁爬蟲技術(shù)。網(wǎng)頁爬蟲作為一種自動化程序，能夠依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則與參數(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)中高效搜集網(wǎng)頁信息，并將其轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

(2)增量型數(shù)據(jù)獲取方法：主要體現(xiàn)為搜索引擎算法。此類方法能夠動態(tài)反映互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁的變化，包括新增、刪除、內(nèi)容更新等，需要持續(xù)不斷地抓取新網(wǎng)頁或者更新已有的網(wǎng)頁。

(3)垂直型數(shù)據(jù)獲取方法：專注于某個(gè)特定主題內(nèi)容或者某個(gè)特定行業(yè)的內(nèi)容，通過技術(shù)手段，在抓取階段動態(tài)識別出網(wǎng)址與主題的關(guān)聯(lián)性，減少無關(guān)頁面的抓取。

2.信息內(nèi)容的處理技術(shù)

信息內(nèi)容的處理技術(shù)包括信息內(nèi)容的預(yù)處理技術(shù)與信息內(nèi)容的過濾技術(shù)兩個(gè)方面。

(1)信息內(nèi)容的預(yù)處理技術(shù)：針對互聯(lián)網(wǎng)海量信息的特點(diǎn)，如信息量大、冗余度高、價(jià)值隱性等，預(yù)處理技術(shù)旨在將半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以便于計(jì)算機(jī)處理。預(yù)處理技術(shù)包括數(shù)據(jù)清洗過程、類別不平衡數(shù)據(jù)處理、特征選擇等，涉及語義特征抽取、特征子集選擇、特征重構(gòu)和向量生成等關(guān)鍵技術(shù)。

(2)信息內(nèi)容過濾技術(shù)：如推薦系統(tǒng)所使用的算法，通過構(gòu)建用戶興趣模型實(shí)現(xiàn)內(nèi)容過濾。其中，協(xié)同過濾模型是推薦系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的模型之一，基于用戶和產(chǎn)品的交互行為，建模反映用戶興趣或需求，提供個(gè)性化推薦服務(wù)。此外，內(nèi)容過濾技術(shù)還可用于互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容管理，如防范垃圾郵件、版權(quán)保護(hù)、病毒防護(hù)等。通過采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，過濾互聯(lián)網(wǎng)不良信息，既能保護(hù)用戶免受不良信息侵害，也能通過規(guī)范用戶的上網(wǎng)行為減少病毒對網(wǎng)絡(luò)的威脅。

3.信息內(nèi)容的分析與識別及管控

(1)話題的檢測與跟蹤技術(shù)：該技術(shù)旨在從新聞信息中檢測事件，并將其歸類到不同的話題，或者創(chuàng)建新話題以追蹤其后續(xù)發(fā)展及其與其他話題的關(guān)聯(lián)性。話題的檢測與追蹤包括報(bào)道切分、話題跟蹤、話題檢測、首次報(bào)道檢測和關(guān)聯(lián)檢測五個(gè)子任務(wù)。算法方面，如新事件識別算法，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)采用經(jīng)典的向量空間模型來計(jì)算文檔相似度，并使用Single-pass將輸入的新聞應(yīng)用聚類算法進(jìn)行有序處理，每處理一篇摘要及內(nèi)容不同的新聞，聚類就會有所更新。

(2)社會網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)：社會網(wǎng)絡(luò)分析是一種基于圖論、社會學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等多學(xué)科交叉的研究方法，主要用于理解和研究社會結(jié)構(gòu)、關(guān)系及其對社會行為、信息傳播和個(gè)體間互動的影響。通過構(gòu)建和分析社會網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)(個(gè)體或組織)和邊(關(guān)系或交互)，來揭示社會網(wǎng)絡(luò)的模式、特征和動態(tài)。其主要技術(shù)方法包括圖論方法、統(tǒng)計(jì)分析方法、網(wǎng)絡(luò)模型方法和可視化技術(shù)等。例如，基于深度學(xué)習(xí)的圖像網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像進(jìn)行處理和識別，大幅提高分析效率。

(3)網(wǎng)絡(luò)輿情分析技術(shù)：主要涉及文本結(jié)構(gòu)化與文本挖掘算法兩大關(guān)鍵技術(shù)。文本結(jié)構(gòu)化旨在將自然語言形式的非結(jié)構(gòu)化文本信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可自動識別和理解的結(jié)構(gòu)化信息，以減少信息維度并便于后續(xù)處理。文本挖掘的核心是文本聚類，通過對結(jié)構(gòu)化的文本信息進(jìn)行聚類分析，對文本的語義內(nèi)容進(jìn)行歸類聚類，發(fā)現(xiàn)文本間相互聯(lián)系與隱含信息。例如，鄭銳斌等基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高校網(wǎng)絡(luò)輿情分析與預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)可視化和高校治理等功能模塊。

(4)開源情報(bào)分析技術(shù)：是一種利用公開來源的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、處理和分析的方法，旨在獲取情報(bào)、了解趨勢和評估風(fēng)險(xiǎn)。該技術(shù)廣泛用于網(wǎng)絡(luò)安全、情報(bào)收集、市場分析和競爭情報(bào)等領(lǐng)域，主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、情報(bào)分析和報(bào)告與可視化四個(gè)方面。其中情報(bào)分析是根據(jù)具體需求，對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，以發(fā)現(xiàn)其中的趨勢、模式、異常等，可能涉及文本分析、圖像識別、情感分析和地理空間分析等多種方法。例如，李榮等基于生成式人工智能技術(shù)ChatGPT在開源情報(bào)全周期視角中的利好效益，提出AIGC(ArticialIntelligenceGeneratedContent，生成式人工智能)技術(shù)的優(yōu)化策略，涉及信息搜集、信息獲取和信息處理等情報(bào)流程環(huán)節(jié)。

6.2加

密

技

術(shù)6.2.1基礎(chǔ)知識加密技術(shù)作為一種信息安全技術(shù)，旨在確保數(shù)據(jù)在存儲和傳輸過程中的機(jī)密性、完整性與可用性。其核心原理是通過特定的算法和密鑰，將常規(guī)的信息轉(zhuǎn)換為難以理解的密文進(jìn)行傳輸，并在目的地使用相同或不同的算法和密鑰進(jìn)行解密還原。此技術(shù)包括算法和密鑰兩個(gè)主要元素。算法是將普通的信息或可以理解的信息與一串?dāng)?shù)字結(jié)合，產(chǎn)生不可理解的密文的步驟。密鑰則是用來對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和解密的一種可變參數(shù)。

加密技術(shù)按其實(shí)現(xiàn)形式可分為對稱加密和非對稱加密。

(1)對稱加密：采用同一密鑰對明文進(jìn)行加密和解密，常見算法有DES(數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn))、AES(高級加密標(biāo)準(zhǔn))及RC4等。

(2)非對稱加密：運(yùn)用公鑰(公開)和私鑰(私有)兩個(gè)密鑰進(jìn)行加密與解密，常見算法有RSA(Rivest-Shamir-Adleman算法)、ECC(橢圓曲線密碼算法)等。

加密技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，主要有：

(1)電子商務(wù)：運(yùn)用RSA等加密技術(shù)提高信用卡交易的安全性，推動了電子商務(wù)的實(shí)用化進(jìn)程。

(2)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫：采用數(shù)字加密技術(shù)保障數(shù)據(jù)傳遞與存儲的安全性，保護(hù)用戶資金和交易信息。

(3)身份認(rèn)證：在計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，通過加密技術(shù)進(jìn)行身份驗(yàn)證，確保操作者具備對特定資源的訪問權(quán)限。

(4)區(qū)塊鏈技術(shù)：利用加密技術(shù)確保信息不可篡改，一旦信息被驗(yàn)證并添加至某個(gè)區(qū)塊，即永久存儲且不可修改。

在密碼學(xué)領(lǐng)域，明文、密文、算法和密鑰是四個(gè)核心概念。

(1)明文(Plaintext)：待加密的信息的原始形式，以可讀的方式呈現(xiàn)，如文本、數(shù)字、圖像等，需在發(fā)送或存儲前進(jìn)行加密。

(2)密文(Ciphertext)：明文經(jīng)過加密算法處理后的輸出，對于沒有相應(yīng)密鑰者而言不可讀，旨在隱藏原始信息的內(nèi)容，以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問或理解。

(3)算法(Algorithm)：一系列定義明確的步驟或規(guī)則，用于解決特定問題或執(zhí)行特定計(jì)算。在密碼學(xué)中，加密算法將明文轉(zhuǎn)換為密文，而解密算法則將密文還原為明文，加密算法和解密算法通常是成對出現(xiàn)的。

(4)密鑰(Key)：控制加密算法和解密算法操作的可變參數(shù)。在對稱加密中，加密和解密使用相同的密鑰；在非對稱加密中，加密和解密使用不同的密鑰即公鑰和私鑰，公鑰用于加密，而私鑰用于解密。

密碼系統(tǒng)的模型為S={P，C，K，E，D}，其中：P代表明文空間，表示所有明文組成的集合；C代表密文空間，表示所有密文組成的集合；K代表密鑰空間，表示所有密鑰組成的集合；E代表加密算法，由一些公式、法則或程序組成，對明文和加密密鑰進(jìn)行各種變換，得到密文；D代表解密算法，輸入解密密鑰和密文后得到明文。

6.2.2加密技術(shù)的發(fā)展階段

密碼學(xué)涵蓋兩大核心領(lǐng)域：

一是編碼學(xué)，專注于編制密碼以確保信息的保密性；

二是破譯學(xué)，旨在通過技術(shù)手段破譯密碼以獲取通信情報(bào)。

本節(jié)主要介紹的是編碼學(xué)方面的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷突破，加密算法與密鑰性能在密碼學(xué)中也在不斷提升，顯著增強(qiáng)了信息傳遞的安全性與保密性。

密碼學(xué)的發(fā)展歷程大致可分為以下三個(gè)階段：

第一階段：古典密碼階段(1949年以前)。

朱里葉斯·凱撒是一位率先使用加密函的古代將領(lǐng)，在《高盧戰(zhàn)記》里記載了他與部下所用的凱撒密碼，通過將字母按順序推后3位起到加密作用，密文字母(下行)與明文(上行)有如下對應(yīng)關(guān)系：

對于明文“securemessage”，加密可得密文“vhfxuhphvvdjh”。凱撒密碼通過將字母順序推后固定位數(shù)實(shí)現(xiàn)加密，是一種典型的單表替代密碼。單表替代密碼中，一旦密鑰被選定，則每個(gè)明文字母都被加密變換成對應(yīng)的唯一密文字母，形成固定的映射關(guān)系。移位密碼是單表替代密碼的主要代表，它將英文字母向后推移k位，凱撒密碼即密鑰k?=?3。為了表示上的方便，可以將26個(gè)字母一一對應(yīng)0～25的26個(gè)整數(shù)，如a對應(yīng)1，b對應(yīng)2，…，y對應(yīng)25，z對應(yīng)0，這樣移位加密變換實(shí)際上就是一個(gè)同余式：

式中：m為明文字母對應(yīng)的數(shù)，c為與明文對應(yīng)的密文的數(shù)。

隨后，放射密碼作為對移位密碼的擴(kuò)展，引入k和b兩個(gè)參數(shù)，其中要求k與26互素，b為偏移量，明文與密文的對應(yīng)規(guī)則如下：

單表替代密碼的特點(diǎn)是每一個(gè)明文字母對應(yīng)的密文字母都是確定的，這種簡單的一一對應(yīng)關(guān)系很容易使用頻率分析法進(jìn)行破解，針對這個(gè)缺陷，人們提出了多表替代密碼，用一系列(兩個(gè)以上)代換表依次對明文消息的字母進(jìn)行代換。法國密碼學(xué)家于1586年提出的維吉尼亞密碼就是一種著名的多表替代密碼。

設(shè)一個(gè)明文空間M、密文空間C、密鑰空間K都看作是Zn26，即明文m?=?(m1,m2,…,mn)，密文c?=?(c1,c2,…,cn)，密鑰k?=?(k1,k2,…,kn)。維吉尼亞密碼一次可以加密n個(gè)明文字母，而在每一個(gè)分組的相同位置上的字母，使用的是一個(gè)獨(dú)立的一位密碼算法，即密文c?=?(c1,c2,…,cn)?=?(m1?+?k1,m2?+?k2,…,mn?+?kn)，如明文為securemessage，密鑰為best，加密過程為：首先對密鑰進(jìn)行填充使其長度與明文長度一樣，即bestbestbestb，其次查表得加密后的密文為tiunsiextwszf。分析維吉尼亞密碼表可知，對于一個(gè)長度為m的密鑰，其可能的取值已經(jīng)有26m種情況。

置換密碼是一種通過改變原文字符的順序來加密信息的方法。它不改變字符本身，只是將它們重新排列。置換密碼的一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)是，它不涉及字符的替換，而是通過改變字符的位置來隱藏信息。置換密碼的密鑰是一個(gè)置換，表示明文字母在密文中的排列順序。例如，使用密鑰π?=?(213)對明文age進(jìn)行加密，得到密文為gae，如果明文較長，則先按照密鑰長度進(jìn)行分組，再按組加密。

第二階段：對稱密碼階段(1949—1975年)。

此階段標(biāo)志著現(xiàn)代密碼學(xué)的興起，以對稱密碼學(xué)為核心。對稱密碼學(xué)發(fā)展歷程中的關(guān)鍵里程碑包括：

(1)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(DataEncryptionStandard，DES)：由IBM公司的W.Tuchman和C.Meyer設(shè)計(jì)，于1976年被美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(NIST的前身)和美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會所采納。DES采用替換和置換技術(shù)，成為20世紀(jì)70至80年代保護(hù)敏感數(shù)據(jù)的主流算法。

(2)高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AdvancedEncryptionStandard，AES)：隨著計(jì)算能力的提升，對更強(qiáng)大加密算法的需求日益增長。1997年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)發(fā)起了高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)的競賽，以尋找新的加密算法。經(jīng)過多輪篩選，最終由比利時(shí)的密碼學(xué)專家JoanDaemen與VincentRijmen設(shè)計(jì)的Rijndael算法取得了勝利，成為AES算法。AES算法的發(fā)展歷程是一個(gè)公開、透明的過程，它經(jīng)過了廣泛的國際合作和嚴(yán)格的評估，以其高安全性、高效率和靈活性，迅速在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。

第三階段：公鑰密碼階段(1976年至今)。

此階段以公鑰密碼學(xué)的興起為標(biāo)志，公鑰密碼算法中公鑰(加密密鑰)可以公開，而私鑰(解密密鑰)需要保密。公鑰密碼學(xué)基于一些數(shù)學(xué)難題，確保很難通過公鑰推導(dǎo)出私鑰。1976年，Diffie和Hellman提出了公鑰加密的概念，并設(shè)計(jì)了Diffie-Hellman密鑰交換協(xié)議，允許在不安全環(huán)境中安全交換密鑰，實(shí)現(xiàn)了“非對稱加密算法”。1978年提出的RSA算法成為廣泛使用的公鑰加密技術(shù)。20世紀(jì)80年代及以后，公鑰密碼學(xué)得到進(jìn)一步發(fā)展，涌現(xiàn)出了如ElGamal、ECC(橢圓曲線密碼學(xué))等多種公鑰加密算法，并在實(shí)際應(yīng)用中得到了廣泛使用。

值得注意的是，隨著公鑰密碼學(xué)的發(fā)展，對稱密碼學(xué)并沒有被淘汰，而是兩者并存，各自在不同的應(yīng)用場景中發(fā)揮著重要作用。例如，現(xiàn)代加密通信協(xié)議(如TLS/SSL)通常結(jié)合使用對稱加密和公鑰加密，利用公鑰加密來安全地交換對稱密鑰，然后使用對稱加密來加密實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)安全性和效率的平衡。

6.2.3對稱密碼

對稱密碼的基本原理是通過加密算法和密鑰的共同作用將明文轉(zhuǎn)換成密文，解密方接收到密文后，使用解密算法和相同的密鑰將密文還原為明文。在對稱密碼體系中，密鑰分發(fā)問題是最主要的挑戰(zhàn)，如何在通信雙方之間安全地共享密鑰是一大難題，因?yàn)槊荑€在傳輸過程中可能被攻擊者截獲，從而危及通信安全。

1.?DES算法加密

DES算法是一種分組加密算法，數(shù)據(jù)分組長度為64位(8字節(jié))，密文分組長度也是64位，沒有數(shù)據(jù)擴(kuò)展。密鑰長度為64位，其中56位為有效密鑰長度，剩余8位為奇偶校驗(yàn)(第8、16、24、32、40、48、56、64位是校驗(yàn)位，確保每個(gè)密鑰中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù))。密鑰可以是任意56位的數(shù)，整個(gè)算法體系是公開的，保密性依賴于密鑰。DES加密算法的過程涉及以下三個(gè)階段。

(1)初始置換階段：將64位明文分組M首先進(jìn)行與密鑰無關(guān)的初始置換，生成兩個(gè)32位的分組，即左半部分L0和右半部分R0。這左右兩部分就作為第一輪迭代的輸入數(shù)據(jù)。

(2)迭代處理階段(輪函數(shù)處理階段)：初始置換后的結(jié)果要經(jīng)過16輪的迭代處理，每輪(第i輪，i取值為1～16)迭代的算法相同，但參加迭代的密鑰不同。密鑰共56位(剔除奇偶校驗(yàn)位)，分成兩個(gè)28位，第i輪迭代用密鑰Ki參加操作，第i輪迭代完成后，左右28位的密鑰都做循環(huán)移位，形成第i?+?1輪迭代的密鑰。在每一輪中，明文的右半部分Ri與當(dāng)前輪的子密鑰進(jìn)行異或操作，然后擴(kuò)展到48位。擴(kuò)展后的48位數(shù)據(jù)通過8個(gè)S盒(替代盒)進(jìn)行非線性變換，每個(gè)S盒接收6位輸入，輸出4位。從S盒輸出的32位數(shù)據(jù)經(jīng)過P盒置換，重新排列為32位的新數(shù)據(jù)。這32位數(shù)據(jù)再與迭代開始時(shí)未使用的明文的左半部分Li進(jìn)行異或操作，然后交換Li和Ri的角色，準(zhǔn)備下一輪迭代。

(3)逆置換階段：初始置換的逆置換，在對16輪迭代的結(jié)果R16L16再使用逆置換后，得到的結(jié)果即作為DES加密的密文C輸出。

作為一種典型的對稱加密算法，DES算法曾被廣泛應(yīng)用于金融、通信等領(lǐng)域，但由于其密鑰長度較短，容易受到暴力破解攻擊。因此，在現(xiàn)代加密技術(shù)中，DES算法的使用已經(jīng)逐漸減少。

2.?AES算法加密

AES算法規(guī)定明文分組大小為128?bit，而密鑰長度可選128、192、256?bit，因此AES包含AES-128、AES-192和AES-256三個(gè)版本，提供不同級別的安全性。AES算法在多種平臺上都能高效運(yùn)行，包括軟件和硬件實(shí)現(xiàn)，且經(jīng)過了廣泛的安全分析和測試。AES是在一個(gè)4?×?4字節(jié)矩陣(稱為“體”或者“狀態(tài)”)上運(yùn)行，矩陣的初始值就是一個(gè)明文區(qū)塊(矩陣中一個(gè)元素單位大小就是明文區(qū)塊中的一個(gè)字節(jié))。加密時(shí)，明文塊與子密鑰首先進(jìn)行一次輪密相加，然后各輪(除最后一輪外)AES加密循環(huán)，均包含以下四個(gè)步驟。

(1)字節(jié)替代：字節(jié)替代使用一個(gè)S盒進(jìn)行非線性變換。

(2)行移位：狀態(tài)矩陣的四個(gè)行循環(huán)以字節(jié)為基本單位進(jìn)行左移，每一行左移的偏移量由明文分組的大小和所在行數(shù)共同確定，即列數(shù)和行號確定。

(3)列混合：通過矩陣相乘實(shí)現(xiàn)的，將行移位后的狀態(tài)矩陣與固定的矩陣相乘。列混合在最后一輪不適用。

(4)輪密相加：將列混合后的狀態(tài)矩陣與輪密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算，輪密鑰是在密鑰調(diào)度過程中得到的，其長度等于分組長度。

6.2.4公鑰密碼

公鑰密碼(又稱非對稱密碼)采用密鑰對來進(jìn)行加密和解密操作，密鑰對由私鑰和公鑰組成。公鑰可公開分發(fā)給任何通信方，而私鑰需要嚴(yán)格保密。當(dāng)數(shù)據(jù)被公鑰加密時(shí)，只有對應(yīng)的私鑰才能解密；反之，如果數(shù)據(jù)被私鑰簽名，那么公鑰可以用來驗(yàn)證簽名的有效性。

1.?RSA算法加密

RSA算法是由Rivest、Shamir和Adleman于1978年提出，其安全性是基于大數(shù)分解困難性假設(shè)，即計(jì)算兩個(gè)大素?cái)?shù)的乘積是容易的，然而分解兩個(gè)大素?cái)?shù)的乘積反求出它的因數(shù)則是很困難的。

RSA算法的密鑰生成過程為：隨機(jī)選擇兩個(gè)大的素?cái)?shù)p和q(p、q是保密的)，計(jì)算n?=?p?×

q，n是公鑰和私鑰的模數(shù)，計(jì)算

(n)?=?(p?-?1)(q?-?1)?[

(n)是保密的]，用戶隨機(jī)選擇一個(gè)整數(shù)e，使得1?<?e?<??(n)，且e和?(n)互素，計(jì)算d，使得d

×?e?≡?1?mod?(n)，d是e的模

(n)的乘法逆元，公鑰為(n，e)，私鑰為(n，d)。

RSA算法的加密過程為：接收明文消息M，將其轉(zhuǎn)換為整數(shù)m，其中0≤m＜n，使用公鑰(n，e)加密消息，計(jì)算c?=?memodn，得到密文c。

2.?EIGamal算法加密

ELGamal算法是由TaherElGamal于1985年提出，基于離散對數(shù)難題，既能用于數(shù)據(jù)加密也能用于數(shù)字簽名，它的安全性依賴于在有限域上求解離散對數(shù)的困難性，即給定qx

modp，求解x是非常困難的。

ELGamal算法的密鑰生成過程為：選擇一個(gè)大素?cái)?shù)p和一個(gè)小于p的隨機(jī)數(shù)q，隨機(jī)選擇一個(gè)整數(shù)x作為私鑰，且滿足1?<?x?<?p?-?1，計(jì)算y?=?qxmodp，公鑰為(y，q，p)，私鑰為x。

ELGamal算法的加密過程為：設(shè)要加密的明文消息為m，隨機(jī)選取一個(gè)與p?-?1互素的整數(shù)k，計(jì)算y1?=?qkmodp，y2?=?mykmodp，得到密文C?=?(y1,y2)。

ELGamal算法廣泛應(yīng)用于需要數(shù)據(jù)加密和數(shù)字簽名的場景，有較高的安全性。然而，它也面臨密文較長和計(jì)算效率相對較低的挑戰(zhàn)。

6.3隱

私

保

護(hù)

6.3.1基本概念隱私是一個(gè)多維度概念，它涉及個(gè)人生活免受他人干擾的權(quán)利，隱私被定義為：個(gè)人有權(quán)享有不被他人侵入的私人空間，個(gè)人有權(quán)控制自己的個(gè)人信息，包括其收集、使用、存儲和傳播，個(gè)人有權(quán)做出不受外界壓力或影響的決策，個(gè)人有權(quán)自由表達(dá)自己的觀點(diǎn)和情感，而不必?fù)?dān)心被監(jiān)視或評判?！吨腥A人民共和國民法典》第一千零三十二條規(guī)定，自然人享有隱私權(quán)。

隱私保護(hù)作為個(gè)人自由的基石，對建立社會信任、保護(hù)個(gè)人的尊嚴(yán)和自主權(quán)至關(guān)重要。近年來，信息化的迅猛發(fā)展極大地改變了人們的通信和生活方式，互聯(lián)網(wǎng)已發(fā)展成為一個(gè)擁有數(shù)十億用戶的全球信息共享平臺。據(jù)國際電信聯(lián)盟2024年11月27日發(fā)布的《2024年事實(shí)與數(shù)據(jù)》報(bào)告，到2024年年底全球活躍互聯(lián)網(wǎng)用戶超過55億，占全球人口的68%。然而，人們在享受互聯(lián)網(wǎng)所帶來的極大便利的同時(shí)，不得不面臨互聯(lián)網(wǎng)上的隱私威脅，常見的有：

①

數(shù)據(jù)收集與濫用，企業(yè)和組織可能會收集用戶的個(gè)人信息(瀏覽歷史、購物習(xí)慣、位置數(shù)據(jù)等)用于廣告定向與用戶畫像構(gòu)建等；

②

許多互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的隱私政策復(fù)雜難懂，用戶往往在沒有充分理解的情況下同意了隱私條款，導(dǎo)致個(gè)人信息的收集和使用缺乏透明度；

③

用戶在社交媒體上的分享可能會無意中暴露個(gè)人隱私，包括位置、關(guān)系網(wǎng)絡(luò)、生活習(xí)慣等；

④

智能家居設(shè)備、智能手機(jī)等可能在用戶不知情的情況下收集聲音、圖像等信息。

本節(jié)主要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)信息世界的隱私保護(hù)，主要包括以下內(nèi)容：

(1)網(wǎng)絡(luò)身份數(shù)據(jù)：包括用戶名、密碼、IP地址、電子郵件地址等。

(2)網(wǎng)絡(luò)行為數(shù)據(jù)：涉及瀏覽記錄、搜索記錄、點(diǎn)擊行為等。

(3)網(wǎng)絡(luò)通信隱私：涵蓋即時(shí)消息、電子郵件內(nèi)容等。

(4)網(wǎng)絡(luò)社交隱私：包括個(gè)人資料、好友列表、發(fā)布的內(nèi)容等。

(5)網(wǎng)絡(luò)交易隱私：用戶在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行交易時(shí)產(chǎn)生的信息，如購物記錄、支付信息、收貨地址等。

(6)網(wǎng)絡(luò)生物特征隱私：用戶的生物特征數(shù)據(jù)，如面部識別信息、指紋、聲音識別等。

(7)網(wǎng)絡(luò)健康隱私：用戶在網(wǎng)絡(luò)上的健康相關(guān)信息，包括在線醫(yī)療咨詢、健康監(jiān)測數(shù)據(jù)等。

(8)網(wǎng)絡(luò)教育隱私：網(wǎng)絡(luò)上的教育活動信息、在線課程參與、成績記錄等。

(9)網(wǎng)絡(luò)娛樂隱私：用戶在網(wǎng)絡(luò)上的娛樂活動信息，如游戲行為、音樂和視頻播放記錄等。

6.3.2隱私保護(hù)技術(shù)

1.數(shù)據(jù)脫敏

數(shù)據(jù)脫敏是一種遵循特定規(guī)則和策略對敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行變換的技術(shù)方法，其目的是在去除敏感信息的同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)的原始特征，以確保數(shù)據(jù)的安全性和有效性。該技術(shù)能夠?qū)γ舾袛?shù)據(jù)進(jìn)行處理，使其在未經(jīng)授權(quán)的訪問和獲取時(shí)無法識別出敏感信息。數(shù)據(jù)脫敏技術(shù)的應(yīng)用使得個(gè)人隱私數(shù)據(jù)和社會機(jī)構(gòu)的隱私數(shù)據(jù)可以在非安全環(huán)境中使用，而不會暴露于潛在的風(fēng)險(xiǎn)之中。

數(shù)據(jù)脫敏技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了以下三個(gè)階段。

(1)人工脫敏階段：主要利用SQL腳本在數(shù)據(jù)ETL(Extract,Transform,Load)處理過程中進(jìn)行脫敏，該方式工作量大、處理效率低，難以保證數(shù)據(jù)的完整性和數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性。

(2)平臺脫敏階段：主要融合了自動發(fā)現(xiàn)敏感數(shù)據(jù)、系統(tǒng)流程化脫敏、多數(shù)據(jù)源支持、豐富的脫敏算法庫及敏感數(shù)據(jù)類型等特性，有效降低了人力成本并提高了處理效率，滿足了基本的數(shù)據(jù)脫敏需求。

(3)自動脫敏階段：主要通過機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，結(jié)合各類數(shù)據(jù)分類分級規(guī)則及實(shí)際使用的數(shù)據(jù)脫敏策略及規(guī)則，實(shí)現(xiàn)自動化、智能化數(shù)據(jù)脫敏，具備分布式部署、智能性能分析、自動化調(diào)優(yōu)等能力。

數(shù)據(jù)脫敏常采用替換、修改或刪除敏感數(shù)據(jù)的方法與算法，以降低數(shù)據(jù)被識別和重新識別的風(fēng)險(xiǎn)。技術(shù)手段包括數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)匿名化、數(shù)據(jù)擾動等，這些手段顯著降低了敏感數(shù)據(jù)的實(shí)際價(jià)值，使得未經(jīng)授權(quán)獲取敏感信息變得困難，從而提高了數(shù)據(jù)的安全性。數(shù)據(jù)脫敏技術(shù)的關(guān)鍵在于如何在保護(hù)敏感數(shù)據(jù)的同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)的可用性。

根據(jù)應(yīng)用場景及技術(shù)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)脫敏技術(shù)可以分為靜態(tài)數(shù)據(jù)脫敏和動態(tài)數(shù)據(jù)脫敏兩類。

(1)靜態(tài)數(shù)據(jù)脫敏：適用于在開發(fā)、測試、數(shù)據(jù)分析、培訓(xùn)等非生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)用場景中對非實(shí)時(shí)訪問數(shù)據(jù)進(jìn)行脫敏。靜態(tài)數(shù)據(jù)脫敏的目標(biāo)在于根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)脫敏規(guī)則和策略，對大批量的數(shù)據(jù)集進(jìn)行統(tǒng)一脫敏處理，確保脫敏操作不會破壞數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系和統(tǒng)計(jì)特征，同時(shí)滿足非生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)用場景對數(shù)據(jù)的使用需求，并最大限度地降低數(shù)據(jù)的敏感程度，防止敏感信息泄露。

(2)動態(tài)數(shù)據(jù)脫敏：在外部申請?jiān)L問敏感數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)訪問者的身份和角色權(quán)限，按照脫敏策略實(shí)時(shí)地對數(shù)據(jù)進(jìn)行脫敏處理，并將脫敏后的數(shù)據(jù)立即返回。動態(tài)數(shù)據(jù)脫敏通過配置不同的脫敏規(guī)則和脫敏策略，使用細(xì)粒度的訪問控制機(jī)制，確保不同的數(shù)據(jù)訪問者對于同一份敏感數(shù)據(jù)的脫敏結(jié)果不同，防止用戶直接訪問敏感數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的安全性。動態(tài)數(shù)據(jù)脫敏不像靜態(tài)數(shù)據(jù)脫敏需要保留脫敏后的數(shù)據(jù)，也不需要將全部的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，可以直接應(yīng)用于生產(chǎn)環(huán)境中，并且適用于生產(chǎn)數(shù)據(jù)對外提供動態(tài)共享訪問和檢索服務(wù)的場景。

例如，基于SQL語句改寫的動態(tài)脫敏過程為：

①

客戶端向數(shù)據(jù)庫服務(wù)端提交SQL查詢語句，被中間的數(shù)據(jù)庫代理攔截；

②

數(shù)據(jù)庫代理通過對SQL協(xié)議進(jìn)行解析獲得客戶端想要申請?jiān)L問的數(shù)據(jù)庫名、表名和字段名；

③

從脫敏規(guī)則配置表中查詢到該用戶的脫敏策略，根據(jù)該脫敏策略確定用戶查詢的哪些字段需要脫敏以及使用什么方案脫敏；

④

利用該用戶需要使用的脫敏函數(shù)對SQL語句實(shí)現(xiàn)改寫操作，并轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)庫服務(wù)端，服務(wù)端執(zhí)行改寫后的SQL查詢，返還給代理的數(shù)據(jù)就是脫敏后的安全數(shù)據(jù)，再由代理轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端。至此，基于SQL語句改寫的動態(tài)脫敏就完成了。

2.匿名化

匿名化是隱私保護(hù)領(lǐng)域的重要技術(shù)手段之一，旨在通過泛化或隱匿處理準(zhǔn)標(biāo)識符屬性，發(fā)布語義一致的數(shù)據(jù)，從而有效防止隱私泄露。在法律規(guī)制層面上，我國也逐步確立了匿名化處理的法律標(biāo)準(zhǔn)。

從技術(shù)角度看，匿名化技術(shù)的起源可追溯至1998年Sweeney和Samarati提出的k-匿名模型，其基本思想是：如果在一組公開的數(shù)據(jù)集中，任何一條記錄都不能與其他至少k-1條記錄進(jìn)行直接區(qū)分，則稱該條記錄滿足k-匿名。在該數(shù)據(jù)集中，每種敏感數(shù)據(jù)的屬性組合需要同時(shí)出現(xiàn)在k條記錄中，無法被區(qū)分的k條記錄被稱為一個(gè)等價(jià)類。k-匿名雖然可以對敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行匿名化處理，但沒有對敏感數(shù)據(jù)的屬性進(jìn)行任何保護(hù)，該算法的缺點(diǎn)是易受鏈路攻擊，無法抵御屬性泄露的風(fēng)險(xiǎn)。攻擊者可以通過背景知識、同質(zhì)屬性等攻擊方法攻擊k-匿名數(shù)據(jù)集中的用戶屬性信息。

此后，學(xué)者們提出了更多有效的匿名化模型，如l-多樣性、t-接近和差分隱私等匿名化模型。l-多樣性模型是為了解決k-匿名模型的局限性而提出的。l-多樣性要求任意一個(gè)匿名后的等價(jià)類至少包含l個(gè)不同的敏感屬性值，通過對敏感屬性進(jìn)行約束，保證每個(gè)等價(jià)類中敏感值的多元化，可以有效抵御同質(zhì)性攻擊的威脅。與k-匿名算法相比，符合l-多樣性算法的數(shù)據(jù)集顯著降低了數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)，但會受到傾斜攻擊和相似攻擊的影響。此外，l-多樣性隱私模型由于在匿名化過程中不考慮準(zhǔn)標(biāo)識符的分布和相似性，因此降低了匿名數(shù)據(jù)的可用性。

6.3.3隱私保護(hù)的未來趨勢

隨著大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，隱私保護(hù)面臨著更多的威脅和挑戰(zhàn)。同時(shí)，這些技術(shù)的發(fā)展也為隱私保護(hù)提供了新的賦能手段。例如，生成式人工智能模型在訓(xùn)練過程中可能涉及敏感信息(如個(gè)人身份、健康狀況等)，引發(fā)隱私保護(hù)問題，但也可用于構(gòu)建隱私保護(hù)的機(jī)器學(xué)習(xí)框架，實(shí)現(xiàn)不直接訪問原始數(shù)據(jù)即可進(jìn)行訓(xùn)練的目標(biāo)。未來，隱私保護(hù)需要在技術(shù)進(jìn)步帶來的便利與隱私保護(hù)之間找到平衡點(diǎn)。這不僅是一個(gè)技術(shù)問題，更是一個(gè)社會問題。

制度是隱私保護(hù)的保障，通過完善隱私保護(hù)相關(guān)法律法規(guī)、政策等能夠強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)和制度保障。同時(shí)，營造積極的文化環(huán)境也是數(shù)字治理中隱私保護(hù)的“風(fēng)向標(biāo)”，它反映出個(gè)人或組織對隱私保護(hù)的認(rèn)知理念、價(jià)值觀念以及倫理等，有助于構(gòu)建協(xié)同監(jiān)管機(jī)制，共同維護(hù)個(gè)人隱私和數(shù)據(jù)安全。

6.4身

份

認(rèn)

證6.4.1基本概念認(rèn)證，即驗(yàn)證實(shí)體(如用戶、程序、設(shè)備或服務(wù))身份的過程。認(rèn)證機(jī)制可以應(yīng)用于多種場景，不僅限于用戶登錄系統(tǒng)，還包括設(shè)備之間的通信、服務(wù)的訪問等。身份認(rèn)證是認(rèn)證的一個(gè)特定類型，它專注于驗(yàn)證用戶的身份。在大多數(shù)情況下，身份認(rèn)證指用戶登錄計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)或應(yīng)用程序的過程，利用用戶特有的身份信息，確保用戶身份的真實(shí)性及其訪問請求資源的權(quán)限。

6.4.2身份認(rèn)證技術(shù)

計(jì)算機(jī)識別用戶依賴的是系統(tǒng)所收到的認(rèn)證數(shù)據(jù)，主要面臨以下考驗(yàn)：認(rèn)證數(shù)據(jù)的收集、安全傳輸以及確認(rèn)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的用戶為最初通過認(rèn)證的用戶。

1.基于口令的身份認(rèn)證

(1)靜態(tài)口令認(rèn)證技術(shù)是一種傳統(tǒng)的、廣泛使用的身份認(rèn)證方法，采用由大小寫字母、數(shù)字、特殊符號組成的一系列字符串作為登錄密碼。用戶在訪問系統(tǒng)時(shí)，需要輸入賬號和密碼，如果輸入的密碼與系統(tǒng)中存儲的一致則通過驗(yàn)證，否則拒絕登錄。靜態(tài)口令認(rèn)證的優(yōu)點(diǎn)在于配置簡單，用戶易于理解和使用。但是，靜態(tài)口令存在安全性相對較低、密碼易泄露、易被攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。常見的攻擊算法有漫步式攻擊和定向攻擊兩種。

①

漫步式攻擊：攻擊者不關(guān)心攻擊對象，在允許的猜測次數(shù)下，盡可能多地猜測口令，如構(gòu)造字典嘗試匹配，即暴力破解。

②

定向攻擊：以盡可能快的速度猜測出指定用戶在特定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)中的口令，可利用攻擊對象的相關(guān)信息(如姓名、生日、年齡、舊口令等)來提高效率。

(2)動態(tài)口令也稱為一次性口令，是只在一次登錄會話有效的口令，具有隨機(jī)性、動態(tài)性、一次性、不可逆性等特點(diǎn)，不僅保留了靜態(tài)口令方便性的優(yōu)點(diǎn)，而且彌補(bǔ)了靜態(tài)口令存在的各種缺陷。動態(tài)驗(yàn)證碼只能一次性使用，根據(jù)所采用的變動因子的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，形成了多種不同的動態(tài)口令認(rèn)證技術(shù)，目前常見的有三種，即基于時(shí)間同步的認(rèn)證技術(shù)、基于事件同步的認(rèn)證技術(shù)和基于挑戰(zhàn)/響應(yīng)的動態(tài)口令認(rèn)證技術(shù)。

①

基于時(shí)間同步的認(rèn)證技術(shù)：用戶口令和服務(wù)器所產(chǎn)生的口令在時(shí)間上保持同步，把時(shí)間作為變動因子，一般以1?min為變化單位，通過網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行時(shí)間同步，確保二者之間的時(shí)間差足夠小。

②

基于事件同步的認(rèn)證技術(shù)：客戶機(jī)和認(rèn)證服務(wù)器采用相同的數(shù)字序列生成動態(tài)口令的運(yùn)算因子，同步變化共同產(chǎn)生動態(tài)口令。

③

基于挑戰(zhàn)/響應(yīng)的動態(tài)口令認(rèn)證技術(shù)：變動因子是由服務(wù)器隨機(jī)產(chǎn)生的，通過信息交互的方式實(shí)現(xiàn)同步。

實(shí)際應(yīng)用中動態(tài)口令通常作為靜態(tài)口令的補(bǔ)充，成為雙因子認(rèn)證的一部分。靜態(tài)口令加動態(tài)口令的雙因子身份認(rèn)證技術(shù)具有一次性驗(yàn)證碼、認(rèn)證過程加密等多種特征，在網(wǎng)絡(luò)和信息安全領(lǐng)域十分重要。