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数据安全与隐私计算基础

本书为教育部战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系建设团队——新一代信息技术(网络空间安全)建设项目。本书针对“没有网络安全,就没有国家安全”的国家战略,聚焦数据安全保护技术,深入浅出讲解典型的数据安全与隐私计算技术。

作者:刘哲理、吕思艺、李同、黄晏瑜
丛书名:网络空间安全学科系列教材
定价:59.90
印次:1-1
ISBN:9787302681038
出版日期:2025.02.01
印刷日期:2025.01.22

"本书系统地介绍了数据安全与隐私计算涉及的典型密码技术、差分隐私、密文查询、安全多方计算、联邦机器学习等技术。全书共11章: 第1章数据安全概述,介绍了数据安全相关的法律法规;第2章密码基础,包括对称密码、公钥密码、可证明安全性、通用可组合安全及国密算法;第3章同态加密,包括半同态Paillier方案、类同态BGN方案、全同态典型方案及开发框架SEAL;第4章典型密码原语,包括承诺、零知识证明、秘密共享、茫然传输等内容;第5章隐私保护的数据发布,包括k匿名模型、数据脱敏与溯源、保留格式加密及应用等内容;第6章差分隐私,包括拉普拉斯机制、指数机制、随机响应机制、差分隐私应用等内容;第7章密文查询,包括可搜索加密、保留顺序加密、频率隐藏保序加密、密态数据库等内容;第8章密文集合运算,包括基本概念、隐私集合求交运算、应用实践等内容;第9章安全多方计算,包括布尔电路、电路优化、算术电路、ABY框架及应用实践等内容;第10章不经意随机存取模型,包括基本定义、典型构造、多云ORAM等内容;第11章联邦机器学习,包括联邦学习、横向联邦学习、纵向联邦学习、应用实践等内容。书中每章末都配有适量习题及实验,以供学生巩固和运用所学内容。书中标章节代表提升章节,教师在授课过程中可以作为提升部分进行讲解。 本书是高等学校信息安全和网络空间安全专业本科生的教材,也可作为信息科学技术类专业(如计算机科学与技术、密码科学与技术、物联网科学与技术等)本科生和研究生的教材,同时也可供从事数据安全和其他信息技术工作的人员参考。 "

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前言 在当今信息时代,数据的重要性与日俱增,个人、企业和组织都依赖于数据来进行决策、创新和提供各种服务。2020年,中共中央、国务院发布《关于构建更加完善的要素市场化配置体制机制的意见》,强调“加快培育数据要素市场”。这一政策标志着数据不仅是一种产业或应用,也成为了经济发展赖以依托的战略性资源。然而,随着数据价值得到高度重视,各类数据安全问题也日益突出。我国政府高度重视数据安全与隐私保护,并将其作为国家安全和发展的重要基石。在中共中央和国务院的引领下,我国制定了一系列相关政策和法律法规,旨在构建一个安全可靠的数据环境,保护国家和公民的数据安全与隐私权。其中,2021年,第十三届全国人大常委会第二十九次会议通过了《中华人民共和国数据安全法》,进一步强调了国家对数据安全的重视。如何应对大数据时代下严峻的数据安全威胁,不仅关乎国家经济发展和行业健康成长,更直接关系公民的切身利益。 数据安全即确保数据免受未经授权访问、篡改、泄露和破坏的保护措施。隐私计算关注在数据处理和共享的过程中的隐私保护。数据安全和隐私计算是保证数字化社会长治久安的关键要素。当前,我国政府不断加大对数据安全相关技术研发和创新的支持力度,旨在通过科技创新和产业发展,推动数据安全和隐私计算的前沿技术研究。目前我国在数据安全领域已取得了突出进展,例如,安全多方计算、差分隐私、可信计算等技术的应用不断深化,为保障数据安全和隐私提供了新的解决方案。 本书致力于我国数据安全与隐私保护相关学科专业的本科生和研究生教材建设、学术出版与人才培养,以应对未来复杂的国际网络空间安全环境和频发的数据泄露风险与隐私挑战。在编写本书时,我们不仅注重理论知识的讲解,还通过丰富的实例和案例,将抽象的概念和技术应用于现实场景,旨在帮助读者更好地理解和应用所学知识。因此本书不仅适用于没有相关基础的初学者,也适用于有意在数据安全领域深耕的实践者。 本书由南开大学数据与智能安全实验室组织编写,刘哲理、吕思艺、李同、黄晏瑜老师编著。基于实验室的研究方向和内容,部分课程素材由博士生(郭晓杰、贾靖宇、张宝磊、王锐璇、谭畅)、硕士生(韩叶、杨越、李鑫豪、陈聘之)提供。 作者2024年10月

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  • 本书为教育部战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系建设团队——新一代信息技术(网络空间安全)建设项目。本书面向本科生,在数据存储和使用的多场景复杂应用现状下,深入浅出介绍了同态加密;隐私保护数据发布;差分隐私;密文查询;安全多方计算;密文集合运算;隐私保护机器学习;不经意随机存取等技术。有助于本科阶段的基础学习,全面了解数据安全涉及领域和应用场景及数据安全先进技术,适合作为高等院校信息安全、网络空间安全等相关专业的核心课程教材。

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  • 目录

    第1章数据安全概述1

    1.1法律法规和相关制度2

    1.1.1相关法律法规2

    1.1.2相关权益5

    1.1.3落地实施6

    1.2技术体系8

    1.2.1技术体系概述8

    1.2.2基础技术8

    1.2.3典型技术11

    1.3典型案例12

    1.3.1明文发布12

    1.3.2半密文使用13

    1.3.3全密文计算14

    1.4数据胶囊15

    课后习题16

    第2章密码基础18

    2.1基本概念18

    2.1.1算法复杂度18

    2.1.2P问题和NP问题19

    2.2对称密码19

    2.2.1对称密码分类19

    2.2.2设计思想19

    2.2.3工作模式20

    2.2.4应用示例21

    2.3公钥密码25

    2.3.1基本概念25

    2.3.2设计思想26

    2.3.3RSA算法26

    2.3.4ElGamal算法27

    2.3.5椭圆曲线密码292.3.6应用示例30

    2.4可证明安全性34

    2.4.1基本概念35

    2.4.2敌手能力36

    2.4.3安全性定义37

    2.4.4安全性证明40

    2.4.5安全性模型43

    2.5通用可组合安全45

    2.5.1基本概念46

    2.5.2半诚实安全性46

    2.5.3恶意安全性48

    2.5.4组合性50

    2.6国密算法52

    课后习题53

    第3章同态加密54

    3.1基本概念54

    3.1.1定义54

    3.1.2分类55

    3.1.3发展历史55

    3.2半同态Paillier方案58

    3.2.1数学基础58

    3.2.2方案构造59

    3.2.3应用示例60

    3.3...

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