零信任網(wǎng)絡(luò)中如何保護自己的隱私?不經(jīng)意隨機訪問機簡介
?我們看諜戰(zhàn)片的時候,經(jīng)常會看到地下黨員接頭的時候,為了防止自己被跟蹤,都要七拐八拐,這里坐一會兒,那里待一會兒,這邊買點啥,那邊聊兩句,作用就是防止自己被人跟蹤,從而暴露自己的同志。畢竟如果有特務(wù)發(fā)現(xiàn),一個有嫌疑的人,天天沒事就去某個路邊攤買煎餅,就算是繞路也要去。那么那個賣煎餅的人很可能就是消息接頭人,搞不好就一起被抓了。所以從事這類工作的人,通常都需要盡可能的避免自己的主要目的地被發(fā)現(xiàn),所以會通過隨機做一些雜七雜八的事情,來保護好自己要接頭的對象。
在網(wǎng)絡(luò)時代,各種重要的信息都在網(wǎng)絡(luò)上通信,因此難免被別有用心的人進行監(jiān)聽、竊取。畢竟我們生存在一個零信任網(wǎng)絡(luò)()之中,因此,我們需要對每一次重要的訪問進行處理。通常,我們會使用各種加密算法來保護自己的數(shù)據(jù)隱私,例如上傳身份證號、用戶名、密碼、家庭住址等重要的時候,這個數(shù)據(jù)肯定是要被加密的。通常我們會使用對稱加密算法如AES、DES、3DES、Blowfish、RC6等,或者是非對稱加密,例如RSA、DSA、ECC、Diffie-Hellman等。以及一些散列算法,例如MD5、SHA、WHIRLPOOL等。
但是這些加密技術(shù)只是對于信息本身進行了加密,保證信息本身難以被第三方破解,但是用戶對于信息訪問過程并不能被保護。而攻擊者可以通過監(jiān)聽用戶對于數(shù)據(jù)的訪問模式和訪問過程來推斷出用戶的很多隱私信息,例如數(shù)據(jù)的重要程度、數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性、甚至還可以通過一些方法來推斷出加密數(shù)據(jù)的內(nèi)容。而這些信息則會暴露用戶的一些重要的行為特征,例如興趣愛好、社交范圍等。比如說如果說某位重要人物,經(jīng)常查詢某一類藥物,則很有可能他患有什么疾病。
因此,在信息時代的應(yīng)用場景中,僅通過對數(shù)據(jù)本身的內(nèi)容進行加密保護,并不能完全地保護用戶的隱私,對用戶的訪問模式和訪問過程的保護,也是一個關(guān)鍵的領(lǐng)域。
很多人都聽說過一個故事,就是日本人從1966年《中國畫報》上一張王進喜的照片,就判斷出中國當時最大的石油基地大慶油田的很多信息。例如他們從王進喜的衣服判斷,只有在北緯46度到48度的區(qū)域內(nèi),才需要穿成這樣,所以油田位于齊齊哈爾與哈爾濱之間。從王進喜所握手柄的架式,推斷出油井的類型等等。
這個故事真假不論,但是在零信任網(wǎng)絡(luò)中,隱藏這些可以透露很多信息的細節(jié),顯然是很有必要的。尤其是隨著技術(shù)的發(fā)展,越來越多的數(shù)據(jù)存儲在云上,因此保護用戶的訪問模式也就變得愈加重要起來。
而不經(jīng)意隨機訪問機就是目前保護訪問模式和訪問過程的一種重要手段,這一技術(shù)的目的是隱藏對真實數(shù)據(jù)的訪問,使得攻擊者不能區(qū)分每次訪問到底是真實的還是隨機的,就好像特務(wù)無法判斷同志們到底是真的在買煎餅還是在交換信息一樣。采用隨機訪問機的方式,可以有效地防止攻擊者利用訪問模式獲取隱私信息,減小信息存儲系統(tǒng)的攻擊面,打破單純使用傳統(tǒng)加密方式來保護數(shù)據(jù)隱私的系統(tǒng)框架,為用戶提供更為安全的云服務(wù)。從而對設(shè)計更安全高效的分布式計算框架有著重要的意義。
但是使用隨機訪問機,不可避免地會帶來額外的系統(tǒng)開銷。為了隱藏訪問模式,需要對多個數(shù)據(jù)隨機進行訪問,這毫無疑問增加了客戶端與服務(wù)端的開銷。就好像交換情報一樣,原來只需要訪問一個煎餅攤,結(jié)果卻訪問了燒餅攤、烤串攤和水果攤之類的。
不經(jīng)意隨機訪問機(oblivious RAM,ORAM)的概念最早起源于RAM(Random Access Machine)模型,RAM是一種重要的計算仿真手段,處理器通過對存儲器的讀寫來實現(xiàn)程序的執(zhí)行。20世紀80年代,為了隱藏程序?qū)?nèi)存的訪問模式來避免軟件的逆向工程,Goldriche等人在此基礎(chǔ)上提出了ORAM模型,在這種模型中,存儲器中的任意數(shù)據(jù)塊不會永久駐留在某一個物理地址中,這確保了任意兩次訪問不會產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。同時ORAM將每一次讀寫訪問細化成一次讀取加一次寫回的原子操作。其中,讀訪問轉(zhuǎn)化成讀取內(nèi)容再寫加相同內(nèi)容,寫訪問轉(zhuǎn)化成讀取內(nèi)容再寫回更新后的內(nèi)容,使用攻擊者不能區(qū)分具體的訪問方式。
ORAM模型可以很好的保護以下4種屬性:
1、訪問數(shù)據(jù)塊的位置;
2、數(shù)據(jù)塊的請求順序;
3、對相同數(shù)據(jù)塊的訪問頻率;
4、具體的讀寫訪問方式。
這就使得在訪問結(jié)束之后,攻擊者不能根據(jù)訪問模式來判斷用戶的真實意圖,有效地保護了用戶的個人隱私。
目前ORAM已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用,而科研人員們還在不斷地對其進行功能和性能的優(yōu)化。?