基于大数据的新型信息安全技术研究
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3(Shanghai Ruanzhong Information Technology Co., Ltd., Shanghai 201112, China)
Abstract As another disruptive technology that changes the information industry following by cloud computing and Internet of things, "big data" has become a new growth point of knowledge about current scientific and technological innovation, industrial policy and national security. This paper describes the current development situation of big data, especially in the crucial issues facing the network, proposes the use of technology to solve big data network information security questions and put forward relevant key technologies.
户在使用Google搜索引擎，脸谱网用户每天共享的信息 超过40亿，Twitter每天处理的数据量超过3.4亿。全球 著名的信息技术、电信行业和消费科技市场咨询、顾问 和活动服务专业提供商IDC（国际数据公司）在2011年 的报告中指出，2012年全世界的数据量约为2.7ZB，而 到2015年，这个数字预计可以达到8ZB[1]。随着数据规 模的不断扩大，大数据的重要性以及其潜在的巨大商业 应用价值不断显现，引起了越来越多的学者企业政府对 大数据的关注。
在政 府 部门，随 着各行业 对 大数 据研 究的热点不 断 升温，各 国的 政 府 部门也 给与了 高度 重 视，并 将大 数 据 作为 重 要的战 略布局方 向。2 0 0 9 年 3月，美国 政 府公 开上线了dat a.g ov网站，向大 众公 开了政 府的所有公 共 数 据，2 0 12 年 3月，奥巴马 政 府 宣 布 将启动 耗 资 两 亿 美 元的“大数据研发倡议（Big Data Research and Development Initiative）”，鼓励各单位和个人研究大 数据的数据分析相关技术，这是继美国1993年宣布“信 息高速公 路”之 后的又一 次 科 技 方面的 重 大部 署 [3]。 2011年日本大地震后一直被搁置的政府ITC战略研究最近 也被重新提上日程，于2012年7月提出新的综合战略目标 “活力ITC日本”，重点关注大数据技术在传感器、社会 媒 体 等 智能 方面的应 用。2 0 13 年1月，英 国 政 府 宣 布 将 投入6亿英镑用于大数据等8类高新技术，其中大数据技 术会 获 得近 三分之一的总 投 资，约 合 1. 8 9 亿 英 镑。澳 大 利亚 政 府 也 表 示 大 数 据 战略草案已在计 划之中，有 望在 2 0 13 年 下半 年正 式 颁 布 [ 4]。在 我国，中国 通信 学会 和 计 算 机 学会 等 也先 后建 立了大 数 据 专家 委员会，为 我国的 大 数 据发 展 提 供 相 应的 技 术 和 学 术 咨询。到目前为止， 全世界已经有约35个国家和地区开放了大数据的研究进 程，构建了自己的数据门户开放网站。
尽管各国家、各地区、各机构对大数据进行了广 泛的研究，但对大数据的概念尚未形成统一的定义。信 息管理专家徐子沛将大数据定义为：指那些大小已经超 出了传统意义上的尺度，一般的软件工具难以捕捉、存 储、管理和分析的数据，一般以“太字节（TB）”为单
位。虽然在大数据的定义上很难达成共识，但对大数据 的普遍特点大体还是一致的，即难以用现有的数据分析 技术工具分析和数据库管理工具处理的大规模数据集。 数据的“爆炸”呈现“三维的”和“立体的”特点，三 个维度主要表现在：同一类型的数据规模增长迅速；数 据总量的增长速度加快；数据的多样性、数据的来源处 以及数据类型的种类在不断增加[5]。
31 软件工程
软件产业与工程
oftware Industry and Engineering
2015年第6期总第36期
1 大数据及大数据关键技术
在学 术 界，著 名的 数 据库天 才、19 9 8 年 图 灵 奖 获 得 者Jim Gray认为过去进行科学研究的三大范式已经无 法 满足 某 些 领域 的 要求，于 是 提 出了以大 数 据为代 表 的 数据密集型科学，这是科学研究发展的新阶段——第四 种范式（The Fourth Paradigm）[2]。2008年，Nature的 专刊“大数据”邀请各知名学者针对大数据的各项技术 展 开 研 讨，讨 论 来自网络、教育、科 学、医 疗 和 政 府 等 方 方面面的海量数据对现有的技术要求带来的挑战和机 遇。2011年，Science也出版了类似的专刊Dealing with dat a，专门研 讨现阶段以及 未来关于数 据洪流（Dat a D e l u g e）的 数 据 处 理 相 关 技 术 问题。2 012 年 4月，欧 洲 ERCIM News推出大数据协会专刊，该组织是欧洲信息 学与数学研究协会，该专刊征集了有关大数据在数据管 理和数据密集型研究等相关技术上的问题并展开研讨。
KeyWords Big Data, Information Security, Key Network
0 引言
近年来，伴随着物联网技术的不断成熟，云计算技 术的落地，移动互联网技术的迅猛发展，无论是网络还 是生活中的数据都以前所未有的速度急速增长。手机、 平板电脑、PC以及遍布全球范围内的各种传感器都成为 数据的来源和载体。据统计全世界每秒钟有200万个用Βιβλιοθήκη 软件工程 32软件产业与工程
oftware Industry and Engineering
2015年第6期总第36期
高基”）产品完全依赖进口，也给信息安全保密管理工 作带来新的安全挑战。
1) 网络空间遭遏制 由于部分国家采取措施确保本国网络安全，网络将 由无国界向边界化、国界化发展。目前来看，西方国家将 我国树为网络公敌，通过多种形式打造网络同盟，试图在 我国周边构建网络空间包围圈。近年来，以美国为首的西 方国家一直热炒“中国网络威胁论”，美国、英国、日本、 印度等国频称受到来自中国的网络攻击。印媒不断炒作华 为侵入印度电信网络；英国政府以确保电信网络安全为由 审查华为网络安全中心；美国网络安全公司Mandiant发 布报告称美国诸多企业遭受的网络黑客攻击多与中国军 方有关，并以此为借口进行大规模网络扩军，加强针对我 国的网络 遏制 行为。网络 空间包围圈等网络 遏制 将对 我 国国家信息安全和国家安全造成极大影响。 2) 关键网络频繁受到黑客攻击 迈 克 菲 公 司、卡 巴 斯 基 实 验 室 等 先 后 曝 光 持 续 多 年 、具 有 极 强 隐 蔽 性 的“ 特 洛 伊 行 动 ”“ 红 色 十 月”“ I c e f o g”等 一系列 A P T 攻击，曾大 量 窃取我国政 府 部门、科 研机 构和 重 点行业单位的 重 要 敏 感 信息。一 些 国家 利用信息化 技 术优 势，大 力推动 研发 计 算 机 病 毒 武 器，破 解 互联网加 密算 法，或 直 接 在 标准 算 法中 放 置 后 门，持续对我国实施APT攻击。我国政府机构、基础电信 企业、科研院所、大型商业机构的网络信息系统遭受攻击 和渗透入侵。2013年，境外有3.1万台主机通过植入后门 对境内6.1万个网站实施远程控制，虽然境外控制主机数 量较2012年下降4.3%，但所控制的境内网站数量却大幅 增长62.1%。从所控制的境内网站数量看，位于美国的主 机居首位，共有6 215台主机控制着境内15 349个网站， 平均每个主机控制2.5个境内网站，较2012年（约1.4个） 增长78.6%。其次是中国香港，控制境内13 116个网站， 较2012年大幅增长179.5%。排名第三的是韩国，控制境 内7 052个网站，较2012年下降11.1%。对我国关键基础 设施和重要信息系统安全造成严重威胁。 C N C E R T/ C C监 测发 现，我国 2 014 年1月境内感 染 网络 病 毒的 终端 数 为近 2 3 6万个；境内被 篡 改 网站 数 量 为6 613个，其中被篡改政府网站数量为542个；境内被 植 入后门的网站数量为6 0 07个，其中政 府网站有20 8 个；针对境内网站的仿冒页面数量为1 023个；国家信息 安全漏洞共享平台（CNVD）收集整理信息系统安全漏洞 679个，其中，高危漏洞174个，可被利用来实施远程攻击
The New Information Security Technology Based on Big Data
LI Shuang1 LIU Yang2 WU Yifei3
1(Shanghai Development Center of Computer Software Technology, Shanghai 201112, China) 2(East China University of Political Science and Law, Shanghai 201620, China)
摘 要 作为继云计算、物联网之后信息产业的又一次颠覆性技术变革，“大数据”已成为当前科技创新、产业政策及 国家安全领域的知识新增长点。本文首先介绍了大数据目前发展概况、基本内涵及主要特征，梳理了我国关键网络中所面 临的问题，探讨了利用大数据技术来解决现有网络信息安全问题，并提出了相关关键技术。
关键词 大数据，信息安全，关键网络 doi:10.3969/j.issn.1674-7933.2015.06.002
软件产业与工程
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Abstract As another disruptive technology that changes the information industry following by cloud computing and Internet of things, "big data" has become a new growth point of knowledge about current scientific and technological innovation, industrial policy and national security. This paper describes the current development situation of big data, especially in the crucial issues facing the network, proposes the use of technology to solve big data network information security questions and put forward relevant key technologies.
户在使用Google搜索引擎，脸谱网用户每天共享的信息 超过40亿，Twitter每天处理的数据量超过3.4亿。全球 著名的信息技术、电信行业和消费科技市场咨询、顾问 和活动服务专业提供商IDC（国际数据公司）在2011年 的报告中指出，2012年全世界的数据量约为2.7ZB，而 到2015年，这个数字预计可以达到8ZB[1]。随着数据规 模的不断扩大，大数据的重要性以及其潜在的巨大商业 应用价值不断显现，引起了越来越多的学者企业政府对 大数据的关注。
在政 府 部门，随 着各行业 对 大数 据研 究的热点不 断 升温，各 国的 政 府 部门也 给与了 高度 重 视，并 将大 数 据 作为 重 要的战 略布局方 向。2 0 0 9 年 3月，美国 政 府公 开上线了dat a.g ov网站，向大 众公 开了政 府的所有公 共 数 据，2 0 12 年 3月，奥巴马 政 府 宣 布 将启动 耗 资 两 亿 美 元的“大数据研发倡议（Big Data Research and Development Initiative）”，鼓励各单位和个人研究大 数据的数据分析相关技术，这是继美国1993年宣布“信 息高速公 路”之 后的又一 次 科 技 方面的 重 大部 署 [3]。 2011年日本大地震后一直被搁置的政府ITC战略研究最近 也被重新提上日程，于2012年7月提出新的综合战略目标 “活力ITC日本”，重点关注大数据技术在传感器、社会 媒 体 等 智能 方面的应 用。2 0 13 年1月，英 国 政 府 宣 布 将 投入6亿英镑用于大数据等8类高新技术，其中大数据技 术会 获 得近 三分之一的总 投 资，约 合 1. 8 9 亿 英 镑。澳 大 利亚 政 府 也 表 示 大 数 据 战略草案已在计 划之中，有 望在 2 0 13 年 下半 年正 式 颁 布 [ 4]。在 我国，中国 通信 学会 和 计 算 机 学会 等 也先 后建 立了大 数 据 专家 委员会，为 我国的 大 数 据发 展 提 供 相 应的 技 术 和 学 术 咨询。到目前为止， 全世界已经有约35个国家和地区开放了大数据的研究进 程，构建了自己的数据门户开放网站。
尽管各国家、各地区、各机构对大数据进行了广 泛的研究，但对大数据的概念尚未形成统一的定义。信 息管理专家徐子沛将大数据定义为：指那些大小已经超 出了传统意义上的尺度，一般的软件工具难以捕捉、存 储、管理和分析的数据，一般以“太字节（TB）”为单
位。虽然在大数据的定义上很难达成共识，但对大数据 的普遍特点大体还是一致的，即难以用现有的数据分析 技术工具分析和数据库管理工具处理的大规模数据集。 数据的“爆炸”呈现“三维的”和“立体的”特点，三 个维度主要表现在：同一类型的数据规模增长迅速；数 据总量的增长速度加快；数据的多样性、数据的来源处 以及数据类型的种类在不断增加[5]。
31 软件工程
软件产业与工程
oftware Industry and Engineering
2015年第6期总第36期
1 大数据及大数据关键技术
在学 术 界，著 名的 数 据库天 才、19 9 8 年 图 灵 奖 获 得 者Jim Gray认为过去进行科学研究的三大范式已经无 法 满足 某 些 领域 的 要求，于 是 提 出了以大 数 据为代 表 的 数据密集型科学，这是科学研究发展的新阶段——第四 种范式（The Fourth Paradigm）[2]。2008年，Nature的 专刊“大数据”邀请各知名学者针对大数据的各项技术 展 开 研 讨，讨 论 来自网络、教育、科 学、医 疗 和 政 府 等 方 方面面的海量数据对现有的技术要求带来的挑战和机 遇。2011年，Science也出版了类似的专刊Dealing with dat a，专门研 讨现阶段以及 未来关于数 据洪流（Dat a D e l u g e）的 数 据 处 理 相 关 技 术 问题。2 012 年 4月，欧 洲 ERCIM News推出大数据协会专刊，该组织是欧洲信息 学与数学研究协会，该专刊征集了有关大数据在数据管 理和数据密集型研究等相关技术上的问题并展开研讨。
KeyWords Big Data, Information Security, Key Network
0 引言
近年来，伴随着物联网技术的不断成熟，云计算技 术的落地，移动互联网技术的迅猛发展，无论是网络还 是生活中的数据都以前所未有的速度急速增长。手机、 平板电脑、PC以及遍布全球范围内的各种传感器都成为 数据的来源和载体。据统计全世界每秒钟有200万个用Βιβλιοθήκη 软件工程 32软件产业与工程
oftware Industry and Engineering
2015年第6期总第36期
高基”）产品完全依赖进口，也给信息安全保密管理工 作带来新的安全挑战。
1) 网络空间遭遏制 由于部分国家采取措施确保本国网络安全，网络将 由无国界向边界化、国界化发展。目前来看，西方国家将 我国树为网络公敌，通过多种形式打造网络同盟，试图在 我国周边构建网络空间包围圈。近年来，以美国为首的西 方国家一直热炒“中国网络威胁论”，美国、英国、日本、 印度等国频称受到来自中国的网络攻击。印媒不断炒作华 为侵入印度电信网络；英国政府以确保电信网络安全为由 审查华为网络安全中心；美国网络安全公司Mandiant发 布报告称美国诸多企业遭受的网络黑客攻击多与中国军 方有关，并以此为借口进行大规模网络扩军，加强针对我 国的网络 遏制 行为。网络 空间包围圈等网络 遏制 将对 我 国国家信息安全和国家安全造成极大影响。 2) 关键网络频繁受到黑客攻击 迈 克 菲 公 司、卡 巴 斯 基 实 验 室 等 先 后 曝 光 持 续 多 年 、具 有 极 强 隐 蔽 性 的“ 特 洛 伊 行 动 ”“ 红 色 十 月”“ I c e f o g”等 一系列 A P T 攻击，曾大 量 窃取我国政 府 部门、科 研机 构和 重 点行业单位的 重 要 敏 感 信息。一 些 国家 利用信息化 技 术优 势，大 力推动 研发 计 算 机 病 毒 武 器，破 解 互联网加 密算 法，或 直 接 在 标准 算 法中 放 置 后 门，持续对我国实施APT攻击。我国政府机构、基础电信 企业、科研院所、大型商业机构的网络信息系统遭受攻击 和渗透入侵。2013年，境外有3.1万台主机通过植入后门 对境内6.1万个网站实施远程控制，虽然境外控制主机数 量较2012年下降4.3%，但所控制的境内网站数量却大幅 增长62.1%。从所控制的境内网站数量看，位于美国的主 机居首位，共有6 215台主机控制着境内15 349个网站， 平均每个主机控制2.5个境内网站，较2012年（约1.4个） 增长78.6%。其次是中国香港，控制境内13 116个网站， 较2012年大幅增长179.5%。排名第三的是韩国，控制境 内7 052个网站，较2012年下降11.1%。对我国关键基础 设施和重要信息系统安全造成严重威胁。 C N C E R T/ C C监 测发 现，我国 2 014 年1月境内感 染 网络 病 毒的 终端 数 为近 2 3 6万个；境内被 篡 改 网站 数 量 为6 613个，其中被篡改政府网站数量为542个；境内被 植 入后门的网站数量为6 0 07个，其中政 府网站有20 8 个；针对境内网站的仿冒页面数量为1 023个；国家信息 安全漏洞共享平台（CNVD）收集整理信息系统安全漏洞 679个，其中，高危漏洞174个，可被利用来实施远程攻击
The New Information Security Technology Based on Big Data
LI Shuang1 LIU Yang2 WU Yifei3
1(Shanghai Development Center of Computer Software Technology, Shanghai 201112, China) 2(East China University of Political Science and Law, Shanghai 201620, China)
摘 要 作为继云计算、物联网之后信息产业的又一次颠覆性技术变革，“大数据”已成为当前科技创新、产业政策及 国家安全领域的知识新增长点。本文首先介绍了大数据目前发展概况、基本内涵及主要特征，梳理了我国关键网络中所面 临的问题，探讨了利用大数据技术来解决现有网络信息安全问题，并提出了相关关键技术。
关键词 大数据，信息安全，关键网络 doi:10.3969/j.issn.1674-7933.2015.06.002
软件产业与工程
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