Page 296 - 《软件学报》2026年第6期

陈毅飞 等: 安全可信的数据要素流通综述 2615

站数据传输中断, 影响了多个企业级用户的业务 [41] . 提升可用性的核心思路是引入冗余与调度机制, 通过构建备
用或并行路径来规避单点故障.
并发多路径传输是该思想的典型实现, 例如, Zheng 等人 [42] 提出的基于流控制传输协议的并发多路径与负载
均衡技术, 有效提升了传输的可靠性. 然而, 冗余与调度策略的根本挑战在于其必然引入的管理复杂性和额外开
销, 这成为大规模部署的主要障碍.
可以说, 传输可用性保障的本质是在更高的可靠性与更低的系统开销之间进行权衡. 未来的研究方向在于设
计更有效、更轻量化的调度机制, 以更低的成本实现更强的可用性保障, 特别是在大规模异构网络环境中.
3.2.4 小 结
本节围绕数据传输阶段的机密性、完整性和可用性展开分析. 可以发现, 与数据采集阶段类似, 其技术方案的
演进同样需要在安全性、性能与成本之间寻求平衡, 但也具有独特的发展趋势.
无论是窃听防护中的协议实现问题、完整性保护中后量子算法高昂的部署成本, 还是可用性保障中冗余调度
带来的管理开销, 都指向了同一个趋势, 即能否在复杂的现实环境中低成本、高性能、无差错地部署和维护这些
方案, 成为重点关注对象.
从应用场景来看, 高强度的传输机密性与完整性保护技术, 对于解决数据跨境流通模式中长链路、跨域传输
的安全合规问题具有显著的针对性优势.
总的来说, 数据传输阶段的安全防护需要在保障安全性的同时兼顾性能和成本, 未来应聚焦于提升技术方案

的适应性和可部署性, 以应对复杂多变的网络环境和不断演进的安全威胁.
3.3 数据存储阶段

数据存储阶段的安全性取决于机密性、完整性和可用性, 旨在抵御因外部攻击或内部威胁导致的数据泄露、
篡改或服务中断. 现有技术方案包括基于硬件安全模块 (hardware security module, HSM) 的加密存储、数据擦除
技术、基于星际文件系统 (interplanetary file system, IPFS) 的完整性保护以及高可用存储架构. 然而, 这些方法在
安全性与性能之间仍存在固有权衡. 本节将围绕存储数据泄露防护、存储数据篡改防护、存储可用性保障这 3 个
核心安全属性, 剖析其挑战与解决方案.
3.3.1 存储数据泄露防护
数据泄露是数据存储阶段最主要的安全威胁, 常由系统配置错误或存储介质丢失引发. 例如, 2020 年, 微软因
ElasticSearch 服务器的安全配置错误, 导致 2.5 亿条客户服务数据泄露 [43] . 为应对此威胁, 现有研究已形成覆盖硬
件、算法和物理这 3 个层面的纵深防御体系.
● 在硬件层面, 主要通过硬件级别的加密和密钥管理机制提供保护. 例如, Dauterman 等人 [44] 提出的 SafetyPin
系统利用 HSM 集群分散信任, 即使部分硬件被攻破也能保障数据安全, 有效抵御暴力破解攻击. 该类方案安全性
高, 但其硬件成本与集成复杂性限制了其广泛应用.
● 在算法层面, 核心在于运用密码学技术保障数据以密态形式存储, 同时确保数据在密态下能够被有效利用
和服务. 相关研究发展具有鲜明的演进分支. 一方面, 研究者针对车联网等特定应用场景, 设计了隐私保护导航与
查询方案 [45–48] , 通过升级传统查询机制来保护用户身份和位置隐私. 另一方面, 为了支持更通用的查询需求, 研究
者们设计了支持近邻查询、动态更新、时间限制访问以及支持灵活通配符查询的通用安全方案 [49–51] . 这些方案虽
增强了安全性, 但其复杂的加密与索引结构带来了显著的计算开销, 限制了在资源受限环境下的应用. 针对复杂的
图结构数据, Shen 等人 [52] 提出了支持最短路径模糊查询的图加密方案, 利用新型数据结构解决了查询中信息不精
确的问题, 并在保证安全性的同时显著提升了响应效率.
● 在物理层面也存在独特安全威胁, 存储介质一旦丢失、被盗或转移, 便有被暴力破解或非法利用的风险. 例
如, 2019 年日本神奈川县政府丢失含有个人信息的硬盘, 该硬盘被售卖 [53] . 针对介质丢失问题, 数据销毁技术已成
为关键应对措施. 目前, 国际标准 NIST SP 800-88r1 [54] 和国内技术规范 T/CAICI 80-2024 [55] 提供了关于物理介质安
全销毁的具体指导, 包括覆盖法、填充法等多种实现方式. 但现有方法仍在稳定性和效率之间难以权衡, 如覆盖法