《電子技術應用》
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基于保形加密的民航旅客信息脫敏方法
網(wǎng)絡安全與數(shù)據(jù)治理
杜宇浩，王保國，譚玲，胡楠
中國航空結算有限責任公司
摘要： 針對民航旅客數(shù)據(jù)量大、涉及個人敏感信息多、在特殊情況下需要用到原值的問題，研究了一種基于保形加密的民航旅客信息脫敏方法。首先，按照應用場景和敏感程度的不同，結合數(shù)據(jù)特點，篩選出合理字段并據(jù)此確定調(diào)整因子的值，然后利用保形加密框架加密敏感信息，從而避免脫敏結果單一。該方法在保證數(shù)據(jù)不失真的前提下，能有效減少各字段之間的關聯(lián)性，增加密文破解難度，降低個人信息泄露風險；同時，在需要獲取原值時可以高效還原數(shù)據(jù)，以滿足各類業(yè)務場景需求。以民航電子客票數(shù)據(jù)為例，模擬相應數(shù)據(jù)進行實驗，結果驗證了所提算法的有效性和實用性。
中圖分類號：TP309文獻標識碼：ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2025.11.008引用格式：杜宇浩，王保國，譚玲，等. 基于保形加密的民航旅客信息脫敏方法［J］.網(wǎng)絡安全與數(shù)據(jù)治理，2025，44（11）：45-51.
Civil aviation passenger data encryption method based on format-preserving encryption
Du Yuhao, Wang Baoguo, Tan Ling, Hu Nan
Accounting Centre of China Aviation
Abstract： In response to the large amount of passenger data in civil aviation, the involvement of sensitive personal information, and the need to use plain text in special situations, a method for desensitizing civil aviation passenger information based on FormatPreserving Encryption (FPE) was studied. Firstly, reasonable fields were selected according to different situations and sensitivity levels, combined with data characteristics, and the tweak value were determined accordingly. Then, sensitive information was encrypted using a FPE framework to avoid unique result. While ensuring that the data is not distorted, it can effectively reduce the correlation between fields, increase the difficulty of cipher text cracking, and reduce the risk of personal information leakage. At the same time, it can efficiently restore data when obtaining plain text to meet various situations requirements. This paper took civil aviation electronic ticket data as an example, simulated corresponding data for experiments, and the results verified the effectiveness and practicality of the proposed method.
Key words : electronic ticket; FPE; civil aviation data; data masking

引言

隨著網(wǎng)絡信息技術快速發(fā)展，各行業(yè)數(shù)字化建設不斷推進，數(shù)據(jù)將逐步從信息化資產(chǎn)向生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)更加頻繁。在數(shù)據(jù)開發(fā)、測試、生產(chǎn)、管理等過程中，數(shù)據(jù)傳輸鏈路長、參與人數(shù)多等客觀情況給數(shù)據(jù)安全帶來挑戰(zhàn)。因此，如何降低信息安全風險，消除敏感信息泄露的威脅成為學者廣泛關注的問題。

數(shù)據(jù)脫敏技術通過預設方法對敏感信息進行數(shù)據(jù)變形，是解決上述問題的有效方法。文獻［1］將RSA非對稱加密標準與傳統(tǒng)MD5方法相結合，應用于云計算的完整性校驗和加密過程，有效解決信息泄露問題，但破壞了原有數(shù)據(jù)結構，導致脫敏后數(shù)據(jù)難以直接利用。文獻［2］采用同態(tài)加密策略，實現(xiàn)了對過程工業(yè)中重要參數(shù)的脫敏，一定程度上保留了數(shù)據(jù)的原始信息，但加解密過程存在對密文數(shù)量的限制。實際上，民航領域廣泛存在需要保留原有數(shù)據(jù)格式的業(yè)務處理場景。

保形加密(FormatPreserving Encryption, FPE)的提出為解決上述問題提供了思路。保形加密后的密文具有與原文相同的格式特征，能在脫敏的同時盡可能滿足數(shù)據(jù)分析的需求。文獻［3］針對大數(shù)據(jù)場景，以Hadoop平臺為基礎，設計了基于傳統(tǒng)FPE算法的數(shù)據(jù)脫敏系統(tǒng)。文獻［4］針對數(shù)值型數(shù)據(jù)，在此基礎上改進，替換FPE中常采用的CycleWalking策略，顯著提升了算法性能，使其在大規(guī)模脫敏的場景中更具優(yōu)勢。文獻［4］將FPE算法引入特征識別領域，用于生物特征身份驗證系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)保護，在保留原始數(shù)據(jù)結構的同時，有效降低信息泄露風險。但民航旅客數(shù)據(jù)量大，高頻、涉敏字段多，且各字段之間存在關聯(lián)，如果獲取到大量數(shù)據(jù)，仍存在被逆推破解的風險。

針對傳統(tǒng)FPE的安全性問題，文獻［5］將改進的FPE應用于民航領域，考慮到字段之間的關聯(lián)關系，計算出各字段之間的關聯(lián)度，據(jù)此篩選相關字段脫敏，增加了由密文逆推明文的難度，一定程度上提高了安全性。從本質(zhì)上講，F(xiàn)PE要求數(shù)據(jù)脫敏前后有唯一的對應關系，導致攻擊者在沒有準確FPE密鑰的情況下，可以根據(jù)大量明密文對應數(shù)據(jù)將脫敏數(shù)據(jù)重標識化，這一特點限制了其安全性上限［6］。針對此問題，文獻［7］提出一種基于泛化FPE的動態(tài)脫敏方法，打破了傳統(tǒng)FPE中明密文唯一映射關系，有效提高民航旅客信息的安全性，然而對于需要解密的場景，由于同一密文可能對應多個原文，此方法無法準確還原數(shù)據(jù)。

綜上，本文基于FPE技術，結合民航旅客信息的應用場景，從改變單一解密密鑰角度出發(fā)，根據(jù)數(shù)據(jù)特點，篩選出非敏感的必要字段,并據(jù)此賦值調(diào)整因子T，在保留原數(shù)據(jù)格式的前提下，建立數(shù)據(jù)明密文多對一的映射關系。在提升數(shù)據(jù)安全性的同時，根據(jù)需求能夠有效還原數(shù)據(jù)原值，在民航領域具備更強場景適配能力。


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作者信息：

杜宇浩，王保國，譚玲，胡楠

(中國航空結算有限責任公司， 北京101300)


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