本文關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)環(huán)境下隱私保護(hù)及其關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展使得大數(shù)據(jù)成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點(diǎn),數(shù)據(jù)爆炸式的增長(zhǎng)給人類社會(huì)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。一方面,基于大數(shù)據(jù)的處理、分析和共享等技術(shù)可以提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。另一方面,隱私已經(jīng)成為大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域亟待解決的重要問(wèn)題。一旦惡意分子獲得了個(gè)人或者團(tuán)體不愿他人知道的敏感信息,他們可以利用這些信息進(jìn)行惡意欺詐等行為,從而給個(gè)人或者團(tuán)體帶來(lái)許多麻煩或經(jīng)濟(jì)損失。而大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型繁多、數(shù)據(jù)生成速度快和價(jià)值大密度低等特點(diǎn),加之個(gè)人和團(tuán)體的隱私隨著諸多因素動(dòng)態(tài)變動(dòng)的特性使得大數(shù)據(jù)時(shí)代的隱私保護(hù)更是難上加難。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下,隱私保護(hù)技術(shù)面臨著新的挑戰(zhàn):1)大數(shù)據(jù)環(huán)境下獨(dú)有的隱私問(wèn)題使得傳統(tǒng)的被動(dòng)式隱私保護(hù)技術(shù)束手無(wú)策,并且數(shù)據(jù)生成者并沒(méi)有主動(dòng)的參與隱私保護(hù)。大數(shù)據(jù)環(huán)境下,數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)使得僅僅依靠數(shù)據(jù)收集者的隱私保護(hù)技術(shù)是不完整的。在數(shù)據(jù)攻擊者通過(guò)某些方法直接竊取數(shù)據(jù)收集者的原始數(shù)據(jù)的情況下,這種被動(dòng)式的隱私保護(hù)技術(shù)將無(wú)法生效。2)大數(shù)據(jù)的多樣性帶來(lái)的多源數(shù)據(jù)融合使得隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)大大增加。由于人們的數(shù)據(jù)的廣泛分布,使得多個(gè)數(shù)據(jù)集都有可能存在某個(gè)個(gè)體或者與他相關(guān)聯(lián)的個(gè)體的數(shù)據(jù),這使得數(shù)據(jù)集之間存在著一定的關(guān)聯(lián)性。在這種情況下,融合之后的數(shù)據(jù)集的隱私風(fēng)險(xiǎn)相比于單個(gè)數(shù)據(jù)集的隱私風(fēng)險(xiǎn)將增加。3)缺乏針對(duì)大數(shù)據(jù)隱私泄露造成的巨大損失而進(jìn)行的妥善的事后補(bǔ)救措施。盡管數(shù)據(jù)收集者和生成者都在采取各種手段來(lái)避免隱私泄露,可是隱私泄露事件仍然時(shí)有發(fā)生。針對(duì)大數(shù)據(jù)環(huán)境下隱私保護(hù)面臨的上述挑戰(zhàn),本文對(duì)大數(shù)據(jù)環(huán)境下隱私保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)了針對(duì)性的研究工作,具體而言,本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:1)為實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)環(huán)境下整個(gè)生命周期內(nèi)的隱私保護(hù),本文提出了一種大數(shù)據(jù)環(huán)境下隱私保護(hù)框架。根據(jù)大數(shù)據(jù)的生命周期,該框架分為了三個(gè)主要部分:數(shù)據(jù)收集和應(yīng)用階段的隱私保護(hù)以及數(shù)據(jù)隱私泄露的補(bǔ)救措施。詳細(xì)而言,在數(shù)據(jù)收集階段,在某些特定的場(chǎng)景中,數(shù)據(jù)生成者在將數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)收集者之前,可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的匿名處理。而本文則更進(jìn)一步地討論由多個(gè)數(shù)據(jù)生成者共同保護(hù)他們各自的隱私,從而降低隱私保護(hù)的代價(jià)。在數(shù)據(jù)應(yīng)用階段,則考慮在數(shù)據(jù)集是相互關(guān)聯(lián)的情況下,每個(gè)數(shù)據(jù)收集者選擇合適的隱私參數(shù)來(lái)最大化被匿名處理之后的數(shù)據(jù)效用。在數(shù)據(jù)隱私泄露發(fā)生的情況下,本文利用網(wǎng)絡(luò)保險(xiǎn)來(lái)作為一種隱私風(fēng)險(xiǎn)控制手段,來(lái)降低數(shù)據(jù)生成者和數(shù)據(jù)收集者的損失。2)在大數(shù)據(jù)收集階段,某些特定的場(chǎng)景中,數(shù)據(jù)生成者可以在數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)收集者之前進(jìn)行匿名處理。在基于位置服務(wù)中,本文提出了一種分布式κκ-anonymity方法,即每個(gè)數(shù)據(jù)生成者都可以發(fā)布κκ-1條虛假的軌跡來(lái)保護(hù)自身。與此同時(shí),某個(gè)數(shù)據(jù)生成者的虛假軌跡也能保護(hù)與其相似的軌跡。因此,可以讓同一個(gè)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)生成者來(lái)共同保護(hù)各自的隱私。在此基礎(chǔ)之上,本文構(gòu)造了一個(gè)基于拍賣的模型,在這個(gè)模型中,每個(gè)LBS用戶,作為競(jìng)拍者,通報(bào)自己的隱私代價(jià)以及用于實(shí)現(xiàn)κκ-匿名化的虛擬軌跡,然后從中選擇勝出者以及其他每個(gè)LBS用戶需要付出的金錢。對(duì)于位置隱私保護(hù),提出了一種代價(jià)共享機(jī)制,即執(zhí)行虛假軌跡生成任務(wù)的LBS用戶會(huì)接收到來(lái)自其他LBS用戶的金錢補(bǔ)償。與此同時(shí),本文所提出的代價(jià)共享機(jī)制滿足激勵(lì)相容以及預(yù)算均衡。3)在大數(shù)據(jù)時(shí)代,大數(shù)據(jù)的多樣性特征帶來(lái)的多源數(shù)據(jù)融合使得隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)將大大增加。詳細(xì)而言,在大數(shù)據(jù)環(huán)境下,由于某個(gè)個(gè)體以及他的相互關(guān)聯(lián)的個(gè)體和團(tuán)體的數(shù)據(jù)分布廣泛,數(shù)據(jù)集之間的關(guān)聯(lián)性也大大增加,從而增加了數(shù)據(jù)集融合之后的隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)。為了構(gòu)造一個(gè)有多個(gè)參與者之間的發(fā)布各自數(shù)據(jù)集的博弈模型,本章分別評(píng)估了相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集之間的隱私關(guān)系,匿名化處理之后的數(shù)據(jù)效用,以及隱私損失的估值。在博弈模型基礎(chǔ)之上,本文分析了純納什均衡存在的充分條件。除此之外,本文還利用price of anarchy來(lái)評(píng)估純納什均衡的效率。4)在大數(shù)據(jù)環(huán)境下,即使數(shù)據(jù)收集者做了最充分的隱私保證,仍然有可能發(fā)生隱私泄露,從而造成非常巨大的損失。為了解決這種問(wèn)題,本文提出了利用網(wǎng)絡(luò)保險(xiǎn)來(lái)減輕由于隱私泄露而造成的損失。本章首先基于網(wǎng)絡(luò)保險(xiǎn)理論,構(gòu)造了一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)量化分析用戶的行為偏好。與此同時(shí),基于博弈理論來(lái)建模用戶和保險(xiǎn)公司在事后道德欺詐之間的博弈。其次,為了消除高度相關(guān)的隱私風(fēng)險(xiǎn)以及事前道德欺詐帶來(lái)的負(fù)面效果,關(guān)鍵措施是制定有效的措施來(lái)刺激用戶增加隱私保護(hù)程度。為了處理用戶的不良行為,對(duì)于保險(xiǎn)公司來(lái)說(shuō)需要制定相應(yīng)的措施�；跇�(gòu)造的博弈模型,我們首先推導(dǎo)出納什均衡。其次,我們顯示了一些有效的措施來(lái)刺激投保人做出好的行為。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP309;TP311.13

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