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    大數(shù)據(jù)環(huán)境下隱私保護(hù)技術(shù)研究

    2019-03-18 16:37:35翟志剛謝莉莉
    網(wǎng)絡(luò)空間安全 2019年8期
    關(guān)鍵詞:隱私保護(hù)職責(zé)大數(shù)據(jù)

    翟志剛 謝莉莉

    摘? ?要:大數(shù)據(jù)環(huán)境下安全問題面臨著新的形勢(shì)和新的矛盾,其中隱私保護(hù)是關(guān)鍵的問題之一,如何在大數(shù)據(jù)環(huán)境下兼顧共享和隱私保護(hù)是不得不考慮的問題。文章分析了大數(shù)據(jù)環(huán)境下隱私保護(hù)問題面臨的新困難,指出隱私保護(hù)問題實(shí)際上就是數(shù)據(jù)共享問題,初次共享可以通過授權(quán)控制,但是數(shù)據(jù)的過度共享無法單單通過授權(quán)來控制。研究新的使用控制模型,提出通過授權(quán)、職責(zé)和條件來控制非授權(quán)的數(shù)據(jù)過度共享。在此基礎(chǔ)上提出了職責(zé)后使用的控制模型,通過職責(zé)操作和條件約束來控制信息數(shù)據(jù)的過度共享,并給出了該模型的形式化描述。

    關(guān)鍵詞:大數(shù)據(jù);隱私保護(hù);使用控制;職責(zé)

    1 引言

    信息技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的交匯融合引發(fā)了數(shù)據(jù)量的迅猛增長(zhǎng),數(shù)據(jù)已經(jīng)成為國(guó)家的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源,大數(shù)據(jù)正日益對(duì)全球生產(chǎn)、流通、分配、消費(fèi)活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行機(jī)制、社會(huì)生活方式和國(guó)家治理能力產(chǎn)生重要影響[1]。在未來社會(huì)發(fā)展中,數(shù)據(jù)資源的重要性將會(huì)超過土地資源[2]。運(yùn)用大數(shù)據(jù)推動(dòng)政府治理體系和治理能力現(xiàn)代化,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的發(fā)展是必然趨勢(shì)。

    大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展帶來了極大便利的同時(shí),也面臨著許多新的安全問題。為此,全國(guó)信息安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)從2017年開始發(fā)布《大數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)化白皮書》,在2018版[3]中特別指出,數(shù)據(jù)安全和個(gè)人信息保護(hù)是大數(shù)據(jù)的應(yīng)用和發(fā)展中面臨的重大挑戰(zhàn)。在大數(shù)據(jù)時(shí)代,實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù),較以往其它安全問題更為棘手[4]。大數(shù)據(jù)背景下很多的應(yīng)用平臺(tái)不但是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)者,還是數(shù)據(jù)的管理者,很難單純通過技術(shù)手段限制平臺(tái)對(duì)用戶信息的使用。因此,大數(shù)據(jù)環(huán)境下更容易暴露隱私數(shù)據(jù),“棱鏡門”“劍橋分析”事件即為典型案例。同時(shí),數(shù)據(jù)的可用性和安全性是一對(duì)天然的矛盾,有時(shí)候?yàn)榱藬?shù)據(jù)分析的方便,用戶不得不主動(dòng)或被動(dòng)的放棄部分隱私保護(hù)的權(quán)利。

    “隱私”作為一個(gè)概念的提出可以追溯到19世紀(jì),在社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域有廣泛研究,但是跟“大數(shù)據(jù)”的概念一樣,很難給“隱私”確定一個(gè)明確的定義,一般是指用戶認(rèn)為是自身敏感的且不愿意公開的信息。這里的用戶可以是個(gè)人,也可以是某個(gè)組織。

    2018年5月,號(hào)稱史上最嚴(yán)的數(shù)據(jù)保護(hù)條例《通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例》(GDPR)正式生效,歐盟個(gè)人信息保護(hù)進(jìn)入新的歷史階段[5],需要注意的是GDPR從“個(gè)人數(shù)據(jù)”“數(shù)據(jù)主體”等概念設(shè)定了個(gè)人隱私保護(hù)要求。而我國(guó)《中華人民共和國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全法》(以下簡(jiǎn)稱網(wǎng)絡(luò)安全法)和《民法通則》中是基于“個(gè)人信息”進(jìn)行了表述?!皞€(gè)人數(shù)據(jù)”和“個(gè)人信息”的區(qū)別有專門研究[6],本文對(duì)“數(shù)據(jù)”和“信息”的表述不做嚴(yán)格區(qū)分,也不對(duì)其內(nèi)涵和外延進(jìn)行深入分析,只要是個(gè)人或組織所擁有的數(shù)據(jù)或信息,均為本文研究涵蓋范圍,文中所列“信息”和“數(shù)據(jù)”的概念視作相同。

    學(xué)術(shù)界從不同角度對(duì)大數(shù)據(jù)環(huán)境下的隱私保護(hù)進(jìn)行了廣泛的研究。劉雅輝等人[7]從數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層以及數(shù)據(jù)展示層敘述了個(gè)人隱私保護(hù)所使用的技術(shù) ;黃劉生等人[8]從密碼學(xué)的角度,綜述了近年來提出的適用于大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)技術(shù)的研究進(jìn)展;曹珍富等人[9]指出解決大數(shù)據(jù)安全與隱私最徹底的方法是通過加密來實(shí)現(xiàn)。但是,孟小峰等人[10]在分析了大數(shù)據(jù)管理中存在的隱私風(fēng)險(xiǎn)和隱私管理關(guān)鍵技術(shù)后,指出了大數(shù)據(jù)的大規(guī)模性與高速性帶來的實(shí)時(shí)性分析,使得傳統(tǒng)的加密和密碼學(xué)技術(shù)面臨極大的瓶頸;李昊等人[11]從訪問控制角度,對(duì)大數(shù)據(jù)安全問題進(jìn)行了研究;從管理角度,王利明[12]深刻分析了數(shù)據(jù)共享與個(gè)人信息保護(hù)的矛盾;劉佳等人[13]從法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)角度對(duì)個(gè)人信息保護(hù)進(jìn)行了研究;孫舒揚(yáng)[14]指出了大數(shù)據(jù)應(yīng)用中的個(gè)人信息使用存在的幾個(gè)關(guān)鍵問題。

    本文分析了大數(shù)據(jù)環(huán)境下隱私保護(hù)技術(shù)所面臨的新特點(diǎn)和難點(diǎn),將大數(shù)據(jù)環(huán)境下隱私保護(hù)問題歸結(jié)為控制非授權(quán)數(shù)據(jù)的共享問題,初次共享可以通過授權(quán)控制,但是過度共享無法單單通過授權(quán)控制,提出了過度共享問題可以通過職責(zé)操作和條件約束來控制,依托使用控制模型建立職責(zé)后使用控制模型,給出它的形式化描述。

    2 大數(shù)據(jù)環(huán)境下隱私保護(hù)的難點(diǎn)

    傳統(tǒng)的信息安全有三要素:機(jī)密性、完整性和可用性。機(jī)密性保證信息不被非授權(quán)訪問,完整性保證信息不被非授權(quán)修改,可用性保證系統(tǒng)可用。機(jī)密性解決的是信息不能隨便“讀”的問題,非授權(quán)不能讀取;完整性解決的是信息不能隨便“寫”的問題,無論是有意還是無意,都不能非授權(quán)寫;如果一個(gè)系統(tǒng)既不能讀也不能寫,那么可以說這個(gè)系統(tǒng)是完全安全的,但是這樣的系統(tǒng)就沒有了意義,所以還要有可用性來保證系統(tǒng)的可用。機(jī)密性、完整性和可用性缺一不可、不可分割,三者都取最優(yōu)是無解的,只能根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景,分析系統(tǒng)需求,選取最佳平衡。

    大數(shù)據(jù)環(huán)境下關(guān)于機(jī)密性所面臨的新特點(diǎn)和新安全威脅主要體現(xiàn)在兩方面。

    一是間接信息泄露。大數(shù)據(jù)時(shí)代個(gè)人信息無處不在,無論是工作還是生活,登記的個(gè)人信息都已進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。同時(shí),政府或社會(huì)組織的數(shù)據(jù)或信息也同樣面臨泄露的風(fēng)險(xiǎn),甚至超過個(gè)人信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)。分析信息泄露事件,除了非法訪問破壞機(jī)密性而導(dǎo)致信息泄露外,大數(shù)據(jù)時(shí)代隨著數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展,使得大數(shù)據(jù)的綜合聯(lián)機(jī)分析能力越來越強(qiáng),更容易通過關(guān)聯(lián)分析挖掘出更多的關(guān)聯(lián)信息,這也是大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征之一,但是大數(shù)據(jù)的這一特征同時(shí)增加了信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)。所以,在大數(shù)據(jù)時(shí)代,對(duì)于隱私保護(hù)問題,除了控制對(duì)數(shù)據(jù)的非法訪問,更重要的是控制因數(shù)據(jù)挖掘分析而間接導(dǎo)致的信息泄露。

    二是數(shù)據(jù)過度共享。大數(shù)據(jù)時(shí)代,數(shù)據(jù)是重要的戰(zhàn)略資源,但是數(shù)據(jù)的使用價(jià)值只有在流通、共享和應(yīng)用的過程中才能體現(xiàn),沒有共享的數(shù)據(jù)只有價(jià)值而無使用價(jià)值。數(shù)據(jù)共享包括信息數(shù)據(jù)的收集和傳輸行為,數(shù)據(jù)共享實(shí)際上是數(shù)據(jù)控制范圍的擴(kuò)張,數(shù)據(jù)收集者如果再次將收集到的數(shù)據(jù)共享出去,將可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的廣泛傳播?!毒W(wǎng)絡(luò)安全法》第四十一條規(guī)定:“網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者收集、使用的個(gè)人信息,應(yīng)當(dāng)遵循合法、正當(dāng)、必要的原則,公開收集使用規(guī)則,明示收集使用信息的目的、方式和范圍,并且經(jīng)過被收集者同意。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者不得收集與其提供的服務(wù)無關(guān)的個(gè)人信息,不得違反法律、行政法規(guī)的規(guī)定和雙方的約定收集、使用個(gè)人信息,并應(yīng)當(dāng)依照法律、行政法規(guī)的規(guī)定和用戶約定,處理其保存的個(gè)人信息?!卑凑丈鲜鲆?guī)定,數(shù)據(jù)收集者在收集信息數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)當(dāng)獲得信息數(shù)據(jù)擁有者的同意。但是數(shù)據(jù)收集主體在收集到相關(guān)信息數(shù)據(jù)以后,在利用這些信息數(shù)據(jù)的同時(shí),可能會(huì)將其再次共享,再次共享時(shí)是否應(yīng)當(dāng)征得信息數(shù)據(jù)擁有者的同意。信息數(shù)據(jù)擁有者是否就是該信息數(shù)據(jù)的原始擁有者,有無權(quán)力轉(zhuǎn)授權(quán)。這些都是大數(shù)據(jù)時(shí)代新的隱私保護(hù)難點(diǎn)。分析機(jī)密性可以看出,數(shù)據(jù)泄露可以看作是非授權(quán)的數(shù)據(jù)共享,數(shù)據(jù)的過度共享同樣可以看作是非授權(quán)的數(shù)據(jù)共享。

    大數(shù)據(jù)環(huán)境下關(guān)于完整性面臨的安全威脅主要是基于訪問控制進(jìn)行的研究[11],本文不做贅述。但是可以認(rèn)為對(duì)原授權(quán)操作數(shù)據(jù)的進(jìn)一步寫操作,是產(chǎn)生了新的數(shù)據(jù),該新數(shù)據(jù)沒有原始擁有者,可以認(rèn)為執(zhí)行主體是其當(dāng)前的擁有者,該新數(shù)據(jù)產(chǎn)生以后被其數(shù)據(jù)擁有者同時(shí)共享出去。

    大數(shù)據(jù)環(huán)境下關(guān)于可用性面臨的安全威脅同樣可以歸結(jié)為非授權(quán)共享的問題,可用性的控制主要是通過應(yīng)用場(chǎng)景或時(shí)間段來控制。比如某用戶將自己的個(gè)人信息授權(quán)給某APP采集使用,但是僅限于在該APP內(nèi)使用,若該APP將用戶信息轉(zhuǎn)授權(quán)給其他APP則違背了事先約定的條件約束,授權(quán)應(yīng)該被收回。

    實(shí)際上,大數(shù)據(jù)環(huán)境下信息數(shù)據(jù)的流動(dòng)都可以歸結(jié)為數(shù)據(jù)共享的授權(quán)行為,初次信息數(shù)據(jù)收集,可以歸結(jié)為數(shù)據(jù)的擁有者將數(shù)據(jù)共享給了數(shù)據(jù)的收集者。數(shù)據(jù)收集者獲得數(shù)據(jù)授權(quán)后,通過分析得到的增值數(shù)據(jù)可以視為在原授權(quán)基礎(chǔ)上的屬性擴(kuò)展,視作新數(shù)據(jù)并對(duì)外共享。數(shù)據(jù)收集者將獲得的數(shù)據(jù)對(duì)外共享,可以視為非授權(quán)過度共享,過度共享可以是一次,也可是多次。

    從這個(gè)角度,無論是“信息”還是“數(shù)據(jù)”, “個(gè)人”還是“組織”,均可以是被動(dòng)研究的對(duì)象,本文統(tǒng)一命名為“客體”,屬于被操作的對(duì)象。執(zhí)行操作的對(duì)象有可能是平臺(tái)、個(gè)人、組織,有可能是有意或是無意的,本文統(tǒng)一命名為“主體”。主體對(duì)客體執(zhí)行的命令,稱之為“權(quán)力”,比如“讀”“新增”“刪除”“修改”等。一個(gè)主體、一個(gè)客體和該主體對(duì)該客體的權(quán)力組成了一個(gè)權(quán)限,權(quán)限組成權(quán)限集合。這里主客體并不是一成不變,某個(gè)場(chǎng)景下主體A對(duì)客體B執(zhí)行操作C,另外的場(chǎng)景下可能主體A變?yōu)榭腕w被訪問操作。

    由此,隱私保護(hù)的問題可以歸結(jié)為非授權(quán)的數(shù)據(jù)共享問題,數(shù)據(jù)共享分為初次共享和過度共享。數(shù)據(jù)的收集行為反過來考慮也就是數(shù)據(jù)擁有者對(duì)數(shù)據(jù)收集者的共享行為,視為初次共享。過度共享則是數(shù)據(jù)收集者對(duì)收集的數(shù)據(jù)再次共享的過程。如何保護(hù)隱私,也就是如何控制非授權(quán)數(shù)據(jù)共享的問題。例如,數(shù)據(jù)擁有者將該數(shù)據(jù)的某權(quán)力授權(quán)給數(shù)據(jù)收集者后,如何控制該數(shù)據(jù)收集者不能隨意將該權(quán)力非授權(quán)的共享出去。顯然,數(shù)據(jù)的初次共享可以通過授權(quán)的方式解決,但是數(shù)據(jù)的過度共享已無法單單通過授權(quán)的方式解決。

    3 后職責(zé)使用控制模型的定義及安全策略形式化描述

    除了授權(quán),實(shí)際上還可以通過兩種方式控制權(quán)力的流動(dòng)也就是非授權(quán)的數(shù)據(jù)過度共享。一是基于操作,如果數(shù)據(jù)收集者收集到數(shù)據(jù)后執(zhí)行了某種不應(yīng)執(zhí)行的操作,則撤銷該數(shù)據(jù)共享的權(quán)限。或者應(yīng)該執(zhí)行某種操作而未執(zhí)行該操作,同樣撤銷該數(shù)據(jù)共享的權(quán)限;二是基于場(chǎng)景,如果超出了某使用場(chǎng)景,也撤銷該數(shù)據(jù)共享權(quán)限。再加上初次共享的授權(quán)控制行為,控制數(shù)據(jù)共享的先決條件可以歸結(jié)為授權(quán)(Authorization)、職責(zé)(oBligation)和條件(Condition),在此基礎(chǔ)上研究訪問控制模型更應(yīng)該基于使用控制模型(UCONABC)[15,16],而有關(guān)的形式化描述定義,可參考文獻(xiàn)[17]。

    在此基礎(chǔ)上,本文提出一種職責(zé)后使用的控制模型,主要通過職責(zé)謂詞和條件謂詞來控制數(shù)據(jù)的過度共享。例如某主體s獲得某客體o的某權(quán)力r之后,如果執(zhí)行了某種操作action,則該權(quán)限p(s,o,r)被撤銷收回?;蛘甙l(fā)現(xiàn)某應(yīng)用場(chǎng)景條件c已改變,則該權(quán)限p(s,o,r)同樣被撤銷。

    屬性更新操作根據(jù)使用進(jìn)程的階段包括preupdate(attribute)、onupdate(attribute)和postupdate(attribute),分別表示使用進(jìn)程前執(zhí)行的屬性更新、使用進(jìn)程執(zhí)行過程中的屬性更新和使用進(jìn)程執(zhí)行結(jié)束后的屬性更新,屬性值包括主體屬性、客體屬性和系統(tǒng)屬性。

    職責(zé)操作是諸如點(diǎn)擊按鈕、打開窗口等操作,用ob(sb,ob)表示,ob表示職責(zé)操作的名稱,sb指職責(zé)主體,ob指職責(zé)客體。

    首先,用戶提出了使用請(qǐng)求,此時(shí)檢驗(yàn)授權(quán)謂詞、條件謂詞和職責(zé)操作是否都滿足,都滿足的情況下才會(huì)授予相關(guān)的權(quán)限。如果有屬性更新,則更新相關(guān)屬性值。使用決策在檢驗(yàn)時(shí)如果發(fā)現(xiàn)有授權(quán)謂詞、條件謂詞和職責(zé)操作任意一個(gè)不滿足,執(zhí)行拒絕請(qǐng)求操作。只有允許請(qǐng)求成立,系統(tǒng)狀態(tài)才會(huì)轉(zhuǎn)入使用中階段,這個(gè)階段如果有屬性更新,則隨時(shí)更新屬性值。同上,如果使用中階段發(fā)現(xiàn)授權(quán)謂詞、條件謂詞和職責(zé)操作有任意一個(gè)不滿足,則撤銷請(qǐng)求的操作執(zhí)行,并且檢測(cè)是否有屬性更新。用戶自己提出終止使用決策,則使用進(jìn)程自動(dòng)終止。正常使用決策終止,系統(tǒng)狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)入終止請(qǐng)求階段。同樣,若有屬性更新,更新相關(guān)屬性值。

    UCONABC模型可以分為24個(gè)子模型,本文只研究基于職責(zé)操作的數(shù)據(jù)過度共享控制,也就是在使用決策執(zhí)行過程中和使用決策執(zhí)行以后對(duì)權(quán)限的控制,所以只給出職責(zé)中和職責(zé)后子模型的基本描述。

    3.1 職責(zé)中子模型

    職責(zé)中分布式使用控制子模型安全策略的描述。

    3.2 職責(zé)后子模型

    職責(zé)后分布式使用控制子模型安全策略的描述。

    這時(shí)候系統(tǒng)狀態(tài)已經(jīng)轉(zhuǎn)入post階段,必須在滿足某些謂詞的前提下執(zhí)行一些職責(zé)操作,若有屬性更新則更新主客體屬性集和系統(tǒng)屬性集,最后正式終止這次使用進(jìn)程。

    postB子模型的定義主要是針對(duì)數(shù)據(jù)收集者獲得數(shù)據(jù)權(quán)限以后的過度共享。比如網(wǎng)上下載的電影必須在24小時(shí)內(nèi)刪除,這里刪除的職責(zé)操作就顯的尤為重要,如果沒有執(zhí)行這個(gè)刪除的職責(zé)操作,則認(rèn)為用戶可能傳播該視頻,這就違反了最初使用控制的初衷。另外,屬性更新的操作也顯的非常重要,因?yàn)槿绻黧w最后真的沒有執(zhí)行這個(gè)職責(zé)的操作,那么必須更新相應(yīng)的主客體屬性值和系統(tǒng)屬性值,更新這些屬性集以后,下次主體再執(zhí)行此次使用請(qǐng)求,系統(tǒng)將均予以拒絕。本文用一個(gè)例子來表達(dá)此子模型的表達(dá)能力。

    4 結(jié)束語(yǔ)

    本文將大數(shù)據(jù)環(huán)境下的數(shù)據(jù)流動(dòng)歸結(jié)為數(shù)據(jù)的共享問題,將隱私保護(hù)問題歸結(jié)為如何控制非授權(quán)的數(shù)據(jù)共享,通過職責(zé)操作和條件約束來控制數(shù)據(jù)共享的過度授權(quán),提出職責(zé)后使用控制模型并給出其形式化的描述。

    大數(shù)據(jù)環(huán)境下,更重視數(shù)據(jù)利用還是更重視隱私保護(hù)是相互矛盾的。從長(zhǎng)期來看,應(yīng)該尋找多種價(jià)值目標(biāo)的最佳結(jié)合點(diǎn),達(dá)到一個(gè)平衡。隱私保護(hù)必須加大力度,但是大數(shù)據(jù)的價(jià)值大部分來源于數(shù)據(jù)共享,不允許數(shù)據(jù)共享,大數(shù)據(jù)將無從談起。如果只強(qiáng)調(diào)隱私保護(hù)而采取過于嚴(yán)苛的措施,則可能不切實(shí)際。

    基金項(xiàng)目:

    江蘇省教育科學(xué)十三五規(guī)劃2016年度資助專項(xiàng)課題:基于大數(shù)據(jù)時(shí)代的高校學(xué)生精準(zhǔn)資助工作探究(項(xiàng)目編號(hào):X-a/2016/08)。

    參考文獻(xiàn)

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