第1章大數據安全相關技術1

1.1大數據1

1.1.1大數據的定義和特點1

1.1.2大數據的應用2

1.2大數據核心技術與生態圈3

1.2.1大數據核心技術3

1.2.2大數據生態圈7

1.3大數據面臨的安全威脅與挑戰13

1.3.1安全威脅13

1.3.2安全挑戰15

1.4數據的生命周期及安全機制16

1.4.1數據采集階段16

1.4.2數據傳輸階段18

1.4.3數據存儲階段19

1.4.4數據處理階段21

1.4.5數據交換階段22

1.4.6數據銷毀階段24

1.5大數據安全框架及安全技術25

1.5.1安全框架25

1.5.2安全技術29

1.6本章小結33

習題33第2章密碼技術及網絡安全協議34

2.1概述34

2.1.1信息安全屬性34

2.1.2密碼學的地位和作用35

2.2密碼學的基本概念36

2.2.1基本概念36

2.2.2密碼算法的分類37

2.3加密算法37

2.3.1分組密碼37

2.3.2序列密碼40

2.3.3公鑰密碼42

2.3.4混合加密47

2.4消息認證與Hash函數48

2.4.1消息認證48

2.4.2Hash函數49

2.5數字簽名51

2.5.1數字簽名的原理51

2.5.2RSA數字簽名52

2.6密鑰管理技術53

2.6.1密鑰分配與密鑰協商53

2.6.2DiffieHellman密鑰協商算法54

2.6.3公鑰基礎設施55

2.7網絡安全協議57

2.7.1IPSec58

2.7.2SSL/TLS60

2.8本章小結62

習題62第3章大數據平臺Hadoop的安全機制64

3.1安全威脅概述64

3.2Hadoop安全機制65

3.2.1基本安全機制65

3.2.2總體安全機制66

3.3Hadoop組件的安全機制67

3.3.1RPC安全機制67

3.3.2HDFS安全機制67

3.3.3MapReduce安全機制70

3.4安全技術工具71

3.4.1繫統安全工具71

3.4.2Apache Sentry73

3.4.3Apache Ranger75

3.5Hadoop的安全性分析78

3.5.1Hadoop面臨的安全問題78

3.5.2Hadoop生態圈安全風險79

3.5.3Hadoop安全應對80

3.6Hadoop安全技術架構81

3.6.1Hadoop認證授權81

3.6.2Hadoop網絡訪問安全82

3.6.3Hadoop數據安全84

3.6.4Hadoop安全審計和監控84

3.7本章小結86

習題86第4章身份認證技術88

4.1概述88

4.2身份認證技術介紹89

4.2.1口令認證89

4.2.2消息認證92

4.2.3基於生物特征的認證94

4.2.4多因子認證96

4.3基於Kerberos的身份認證技術實踐96

4.3.1Kerberos身份認證方案96

4.3.2Kerberos配置過程100

4.4本章小結105

習題106第5章訪問控制技術107

5.1概述107

5.1.1訪問控制的術語109

5.1.2訪問控制的目標112

5.1.3訪問控制的過程112

5.1.4訪問控制的等級劃分標準112

5.1.5大數據訪問控制面臨的挑戰114

5.2自主訪問控制115

5.2.1自主訪問控制的定義及特點115

5.2.2自主訪問控制策略116

5.2.3自主訪問控制模型117

5.3強制訪問控制118

5.3.1強制訪問控制的定義及特點118

5.3.2強制訪問控制策略120

5.3.3強制訪問控制模型121

5.4基於零信任的訪問控制技術122

5.4.1零信任網絡架構123

5.4.2零信任體繫架構的邏輯組件124

5.4.3零信任架構的核心能力及訪問控制模型126

5.5基於角色的訪問控制126

5.5.1基於角色的訪問控制基本概念127

5.5.2基於角色的訪問控制模型128

5.6基於屬性的訪問控制132

5.6.1基於屬性的訪問控制基本概念132

5.6.2基於屬性的訪問控制模型132

5.7基於數據分析的訪問控制技術134

5.7.1角色挖掘技術134

5.7.2風險自適應的訪問控制技術137

5.8基於Ranger的訪問控制技術實踐139

5.8.1實驗原理139

5.8.2準備工作140

5.8.3Ranger安裝143

5.8.4Ranger訪問控制認證144

5.9本章小結146

習題146第6章數據加密技術149

6.1靜態數據加密149

6.1.1HDFS透明加密150

6.1.2MapReduce中間數據加密152

6.1.3Impala磁盤溢出加密155

6.1.4磁盤加密157

6.1.5加密文件繫統157

6.2動態數據加密158

6.2.1Hadoop RPC加密158

6.2.2HDFS數據傳輸協議加密160

6.2.3Hadoop HTTPS加密161

6.2.4加密shuffle162

6.3靜態數據加密技術實踐165

6.3.1HDFS透明加密配置165

6.3.2LUKS加密配置169

6.3.3eCryptfs加密配置171

6.4動態數據加密技術實踐173

6.5本章小結176

習題176第7章大數據采集及安全178

7.1概述178

7.2大數據采集179

7.2.1大數據采集技術179

7.2.2數據的違規采集180

7.3數據分類分級181

7.3.1基本概念181

7.3.2基本原則、框架及流程182

7.3.3數據分類185

7.3.4數據分級187

7.4數據采集安全190

7.4.1數據采集安全管理190

7.4.2數據源鋻別及記錄191

7.4.3數據質量管理192

7.5本章小結194

習題194第8章大數據存儲及安全196

8.1大數據存儲方法196

8.1.1分布式文件繫統196

8.1.2分布式數據庫199

8.1.3雲存儲203

8.2存儲介質安全209

8.2.1存儲介質209

8.2.2存儲介質安全管理209

8.2.3存儲介質監控與審計211

8.2.4存儲介質清除技術212

8.3邏輯存儲安全213

8.3.1邏輯存儲安全管理213

8.3.2技術工具簡述215

8.4數據備份與數據恢復217

8.4.1數據備份217

8.4.2數據恢復218

8.5本章小結219

習題219第9章大數據處理及安全221

9.1敏感數據處理221

9.1.1敏感數據的定義及分類221

9.1.2敏感數據識別222

9.1.3敏感數據脫敏223

9.2同態加密225

9.2.1同態加密的相關概念及理論基礎226

9.2.2同態加密算法分類227

9.2.3同態加密的應用232

9.3安全多方計算233

9.3.1平均工資問題233

9.3.2安全多方計算模型及實現方式234

9.4聯邦學習235

9.4.1聯邦學習的定義235

9.4.2聯邦學習的繫統架構236

9.4.3聯邦學習的分類238

9.4.4聯邦學習的應用241

9.5私有信息檢索244

9.5.1PIR概述244

9.5.2兩種PIR協議244

9.5.3PIR協議的取舍245

9.6虛擬化技術及安全246

9.6.1虛擬化技術246

9.6.2容器技術和安全247

9.7基於HElib的全同態加密技術實踐254

9.7.1安裝配置254

9.7.2HElib庫測試與學習256

9.8本章小結259

習題259第10章大數據交換及安全261

10.1概述261

10.2隱私的概念262

10.2.1隱私的定義262

10.2.2隱私的分類262

10.2.3隱私的度量與量化表示263

10.3數據匿名化技術263

10.3.1匿名化263

10.3.2“發布遺忘”模型265

10.4隱私保護模型268

10.4.1K匿名隱私保護模型269

10.4.2l多樣性隱私保護模型273

10.4.3T相近隱私保護模型274

10.5差分隱私275

10.5.1差分隱私模型275

10.5.2差分隱私的原理與應用276

10.6數據交換安全標準279

10.6.1數據交換共享安全標準279

10.6.2數據出境安全標準280

10.7本章小結281

習題281第11章大數據算法及安全283

11.1概述283

11.2大數據算法基礎284

11.2.1數學模型284

11.2.2搜索引擎算法287

11.2.3推薦算法289

11.2.4機器學習算法292

11.3大數據算法攻擊296

11.3.1推薦繫統托攻擊296

11.3.2搜索引擎優化300

11.3.3對抗機器學習攻擊模式302

11.4本章小結306

習題306第12章數據安全與隱私保護相關規範308

12.1國外數據安全與隱私保護308

12.1.1歐盟《通用數據保護條例》308

12.1.2美國《國家安全與個人數據保護法》提案310

12.2我國數據安全與隱私保護311

12.2.1《中華人民共和國網絡安全法》311

12.2.2《中華人民共和國數據安全法》312

12.2.3《中華人民共和國個人信息保護法》314

12.2.4《網絡數據安全管理條例（征求意見稿）》315

12.2.5《網絡安全審查辦法》318

12.3本章小結319

習題319參考文獻321