云计算环境下的隐私感知服务的构建和测试–挑战和机遇

云计算环境下的隐私感知服务的构建和测试–挑战和机遇ConstructingandTestingPrivacy-AwareServicesinCloudComputingEnvironment–ChallengesandOpportunities报告内容研究背景研究内容解决方案分析研究背景云计算模式兴起，极大改变了IT产业和软件开发云计算缺乏健壮的隐私保证隐私保护在软件开发和质量保证中的地位的变化传统软件开发和质量保证中，隐私并不是主要设计目标，采用”add-on”方式事后添加隐私支持，增加了设计难度、造成保护不足、操作低效等。云中隐私保护引起的挑战加密方式造成数据处理效率低下云中的隐私保护是双向的，不仅需要保护终端用户的隐私，而且需要确保应用服务的内部操作的隐私，确保资源规划、产品发布、编码测试等信息，不会无意或提前泄露隐私测试：传统测试中，极少有针对软件组件自身的隐私保护的测试；传统测试中的一些假定不适合云计算模式对云的认识研究内容云计算模式分析云计算系统的需求，给出一个简单的的云计算概念Asaninformaldefinition,cloudcomputingistheunificationofdata,users,andlogicatvastscale云隐私保护提出隐私保护解决方案云中的隐私测试通过比较云中测试与传统测试，讨论了保护应用服务隐私的测试方法学的一些研究问题。云中隐私不仅需要保护终端用户的个人信息，还需要对外部实体保护应用服务的内部信息。云计算系统中隐私隐私信任程度的不同从终端用户的角度，隐私涉及两个分离并协作提供服务的实体：应用服务提供商和云服务提供商。终端用户以不同的方式对待他们，在很多情况下，终端用户更可能信任一个应用服务提供商，而不是信任云服务提供商。传统隐私保护技术的不足传统的隐私保护技术，如加密和人工噪声加入（artificialnoiseinjection）不适合于云计算环境。例如，使用强加密保护用户数据是低效的，因为应用服务需要理解数据，而且用户状态（数据）最终需要物化到云服务底层架构中的存储中。云隐私保护方法不能够减弱云计算的优势。云隐私分类云隐私分类DataPrivacyandOperationalPrivacy数据（Data）和逻辑（Logic）是软件产品的两个主要组成部分Algorithms+DataStructures=Program数据隐私DataPrivacy用来保护用户和其数据之间的关联关系。确保未授权的用户不应该能够确认出数据和用户之间的关系。操作隐私OperationalPrivacy保护用户和用户发起的操作之间的关联关系。割裂操作和用户之间的关联关系，如网站的查询日志。待研究的问题和解决方案基于云的实体使用什么样的接口访问数据？虚拟私有数据存储库（VirtualPrivateDataRepository,VPDR）如何防止主要的云服务提供商选择性的积聚关于特定用户的私有数据？虚拟网络缓冲池（VirtualNetworkBuffer,VNB）云服务提供商如何构建一个存储系统用来处理大规模和隐私感知的数据？虚拟云存储（VirtualCloudStorage,VCS）隐私感知的数据服务框架虚拟私有数据存储库（VirtualPrivateDataRepository,VPDR）VPDR作为隐私感知的数据访问的通用机制数据混淆处理写入到VPDR的数据是混淆的云服务提供商不能容易的将数据与特定用户关联用户可以使用一个用户控制的访问令牌高效的访问VPDR云应用处理用户数据之前，云应用向用户进行身份认证，获得一个derivedtoken来解锁数据虚拟私有磁盘（VirtualPrivateDisk,VPD）虚拟私有磁盘（VirtualPrivateDisk,VPD）实现VPDR中的隐私保护。VPD在终端用户的计算机或云应用程序中实现，表示一个I/O设备。当数据写入到VPD设备时，VPD设备基于访问令牌，通过在位层次对数据进行切片混淆信息，然后将数据切片发送到云服务提供商端。没有访问令牌或derivedtoken，从混淆的数据切片中恢复数据是困难的，除非攻击者收集了最够多的数据切片，执行大量的匹配计算测试。为了增强混淆，可以使用多个云服务提供商。虚拟私有磁盘（VirtualPrivateDisk,VPD）基于访问令牌的保护机制，该机制不同于加密位层次的切分使得切片中的位序变得不可理解，但是仍然保持了数据当中的一些结构规律。因此，云服务提供商可以在数据切片上有效的进行复制、删除、压缩、合并等操作。访问令牌（accesstoken）将切片存储的位置随机化。于是，存储媒体存储了一系列的混合切片，这些切片来自于不同用户不同文件的，极大增加了熵，使得在没有访问令牌的情况下，发现相关切片并重构原始文件是困难的。原则是允许云服务提供商有效管理数据位，而不是数据内容。虚拟网络缓冲池（VirtualNetworkBuffer,VNB）VPD的混淆使得数据重构开销巨大，但是拥有足够资源的实体（如云服务提供商本身）可以通过将位切片关联到特定用户减少开销，能够在收集到足够多的切片后发起一系列的解密努力重构原始文件。可以通过多种方式减轻“数据积聚”（dataaccumulation）带来的脆弱性使用多个云服务提供商使用一个协作模式虚拟网络缓冲池（VirtualNetworkBuffer,VNB），使用VNB与云服务提供商进行受控不确定的交互。割裂用户和位切片之间的联系，在没有访问令牌的情况下获得特定用户的数据开销巨大。即使拥有足够计算资源的特定实体可以解密，可以通过审计发现其行为。虚拟云存储（VirtualCloudStorage,VCS）在云应用中，VPDB和VNB运行在终端用户的计算机中。云服务提供商端同样需要一个隐私保护解决方案，用来保护终端用户之间的隐私。虚拟云存储（VirtualCloudStorage,VCS）。VCS部署在云中，确保终端用户数据是切片的，存储在隔离的操作分区中，这样，单独的数据管理员不能简单的组合数据切片获得原始数据。切片和分区过程确保在一个存储区域的数据是来自不同源的混淆的位。另一方面，用户数据的删除和迁移是复杂的，因为数据切片、文件、用户之间连接的不确定性。这是对于基于云存储的另一个挑战。操作隐私保护研究问题如何扩展现有的并行化框架，如MapReduce、Hadoop等提供隐私保护？如何设计一个新的并行化框架，可以有效实现隐私保护？如果应用服务商是可信的，可以再应用服务逻辑中实现用户身份的隐藏如何在允许日志的情况下保护用户请求隐私？当应用服务可信的情况下，可以很方便的解决分析如果有足够计算资源，数据可以被反混淆虚拟云存储使得用户数据删除和迁移复