算力网络中的数据安全与防护策略

许付才，彭 登，周利冬

（1.中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019；2.中国移动通信集团贵州有限公司，贵州 贵阳 550016）

0 引 言

随着算力网络的发展，越来越多的用户将自己的计算任务和数据交由算力网络进行处理。然而算力网络涉及的数据安全问题日益增多，如何保护用户隐私、防止网络攻击和数据篡改成为急需解决的问题。文章旨在深入探讨算力网络数据安全问题，并提出有效的防护策略，确保算力网络的可靠性和安全性。

1 算力网络数据安全风险分析

1.1 数据泄露与隐私保护风险

一旦发生数据泄露，可能会对用户个人隐私造成严重影响，失去用户信任，甚至导致重大社会后果。算力网络涉及大量用户上传的计算任务和数据，包含个人身份信息、商业机密及敏感数据等。如果算力网络未能妥善保护这些数据，则可能遭受黑客攻击或出现内部泄露的问题，使用户个人隐私被公开、售卖或恶意利用[1]。

算力网络中的数据集合和分析结果可能涉及用户的个人习惯、喜好和行为模式等隐私信息。即使在数据匿名化的前提下，通过数据挖掘和分析手段仍有可能将匿名数据与其他数据集相关联，从而识别出用户的身份，危及用户隐私。此外，算力网络中的数据可能涉及不同国家或地区的法律和监管要求。如果算力网络未能遵守相关隐私法规，则可能面临巨额罚款和法律责任。

1.2 网络攻击与数据篡改威胁

恶意攻击者可能利用漏洞和技术手段攻击算力网络，破坏数据完整性、篡改计算结果或者中断计算任务。这些威胁可能产生多种后果，包括用户的计算结果错误、计算任务失败、计算资源被浪费，甚至可能导致用户财产损失和重要数据丢失。网络攻击可能以分布式拒绝服务攻击、数据篡改、中间人攻击以及恶意软件注入等形式出现，威胁算力网络的安全性和稳定性。常见的网络攻击与数据篡改威胁类型如表1所示。

表1 网络攻击与数据篡改威胁类型

1.3 数据传输与存储中的安全漏洞

数据传输与存储中的安全漏洞是算力网络数据安全的薄弱环节，可能导致数据在传输和存储过程中遭受攻击和泄露。在数据传输过程中，未经加密的数据包可能会受到窃听和拦截，使敏感信息暴露于未授权的第三方。中间人攻击可能导致攻击者冒充合法通信方与接收方通信，从而窃取或篡改数据。在数据存储中，访问控制设置不当可能导致未授权的用户获得对敏感数据的访问权限，引发数据泄露和隐私侵犯。此外，数据存储介质的物理访问、不安全的文件上传和下载操作都可能成为攻击者获取数据的入口[2]。数据传输与存储中的安全漏洞如表2 所示。

表2 数据传输与存储中的安全漏洞

2 算力网络数据安全防护策略

2.1 身份验证与访问控制机制

身份验证与访问控制机制是算力网络中关键的数据安全保护措施，涉及验证用户身份合法性、限制用户对算力网络资源和数据的访问权限。通过建立严谨的身份验证与访问控制机制，可以有效防止未经授权的用户访问、操作和篡改数据，保障数据的机密性和完整性。

身份验证是确认用户身份的过程，验证用户是否具有合法的访问权限。在算力网络中，常见的身份验证方式包括用户名和密码、双因素认证、生物特征识别等。采用用户名和密码时，用户需要提供正确的用户名和密码才能登录与访问算力网络资源。双因素认证进一步提高了安全性，用户在登录时需要提供额外的认证信息，如手机验证码或指纹扫描，以确保用户身份的真实性。生物特征识别利用用户的生物特征信息，如指纹、虹膜等进行身份验证，更加准确、可靠。算力网络可以根据实际需求选择合适的身份验证方式，并且定期要求用户更新密码或认证信息，防止被破解[3]。

访问控制机制用于限制用户对算力网络资源和数据的访问权限。根据用户身份和角色的不同，将用户分为不同的权限组，并对每个权限组设置相应的访问权限。例如，普通用户只能访问自己的计算任务和数据，而管理员用户可以访问和管理整个算力网络的资源。访问控制机制可以限制用户对特定数据的读写权限，确保只有经过授权的用户能够访问敏感数据，防止数据被恶意篡改或泄露。为保障访问控制机制的有效性，算力网络应定期进行权限审查和调整，及时剥夺不需要的权限，避免出现滥用权限的情况。

算力网络可以采用单点登录（Single Sign-On，SSO）技术，实现在不同应用程序之间的统一身份验证和访问控制，用户只需登录一次，即可访问多个应用程序和资源。SSO 技术可以简化用户的登录流程，提高用户体验，减轻密码管理的负担，提高系统整体的安全性。

2.2 数据加密与安全传输技术

数据加密与安全传输技术用于保障数据在传输和存储过程中的机密性与完整性，防止数据在传输过程中被窃取、篡改或泄露。数据加密是将原始数据转换为一种不易被理解的形式，只有经过解密后才能恢复原始数据。在算力网络中，主要采用对称加密和非对称加密2 种方式实现数据加密。对称加密使用相同的密钥加密和解密数据，速度较快，但需要确保密钥的安全性。如果密钥泄露，会导致数据被解密。非对称加密使用一对密钥，公钥用于加密数据，私钥用于解密数据，相对安全。算力网络可以根据数据敏感性和安全需求选择合适的加密方式，通过将传输的数据进行加密，防止数据在传输过程中被窃取[4]。

安全传输技术主要包括使用安全传输协议，如安全套接层/传输层安全（Secure Sockets Layer/Transport Layer Security，SSL/TLS）协议和虚拟私有网络（Virtual Private Network，VPN）。在数据传输过程中，通过安全传输协议加密通信，验证服务器身份，防止中间人攻击，确保数据传输的机密性和完整性。SSL/TLS技术广泛用于Web 应用和在线交易等场景，可以保护用户提交的敏感信息，如登录密码、支付信息等。VPN 是一种在公共网络上构建加密通道的技术，通过建立安全隧道，将数据加密后进行传输，防止数据被拦截或窃取。VPN技术适用于远程访问和数据传输，可以保护用户数据在公共网络中的安全传输。

此外，算力网络中的数据存储应采取加密措施，保护数据的安全。数据加密技术可以用于加密数据在存储介质上的存储，确保数据存储介质即使被盗取或丢失，也无法读取其中的敏感数据。密钥管理是数据加密的重要环节，算力网络需要建立安全的密钥管理机制，确保密钥生成、分发、存储及销毁的安全性。

2.3 威胁检测与应急响应措施

威胁检测与应急响应措施是算力网络保障数据安全的重要防护策略，旨在及时发现潜在威胁、识别异常活动，并迅速采取应急措施，以减少攻击造成的损失。

威胁检测通过实时监控网络流量和日志数据，使用入侵检测系统（Intrusion Detection Systems，IDS）和入侵防御系统（Intrusion Prevention System，IPS），可以及时发现异常的网络活动和潜在的攻击行为。威胁检测技术不仅包括基于规则的检测，还可以采用机器学习和人工智能技术，分析异常行为和识别异常模式。通过建立网络安全事件分析中心，集中监控和分析各种安全事件与威胁，可以更加高效地识别和应对各类安全威胁。

在威胁检测后，需要及时采取应急响应措施。一旦发现算力网络异常或遭受攻击，应建立完善的应急响应计划，明确应急响应的流程和责任分工。对于不同类型的安全事件，需要制定相应的应急响应预案，以便迅速应对和控制局势。应急响应措施包括隔离被感染的系统或用户、恢复被篡改的数据、封锁攻击来源及更新系统补丁等。同时，应急响应团队需要跟踪和分析事件，收集攻击证据，以便后续的取证和追责[5]。

为确保威胁检测与应急响应措施的有效性，算力网络应进行定期的模拟演练，以检验应急响应计划的完整性和响应团队的应变能力。此外，建立合作伙伴关系，与网络安全专业机构或第三方安全服务提供商合作，及时获取最新的安全威胁情报，以提高算力网络的防御能力。

3 结 论

算力网络的数据安全与防护是用户权益和服务可信赖度的重要保障。通过采取身份验证与访问控制、数据加密与安全传输技术以及威胁检测与应急响应措施，可以帮助算力网络建立更加强大的数据安全体系，保护用户隐私和数据的完整性。