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每屆RSA大會的創(chuàng)新沙盒環(huán)節(jié)都可謂萬眾矚目。創(chuàng)新沙盒的初衷是為網絡安全領域的初創(chuàng)企業(yè)提供平臺，讓他們展示自己的創(chuàng)新技術或愿景，以及他們可能為信息安全行業(yè)帶來的變革與發(fā)展。
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2019年，入圍RSA大會創(chuàng)新沙盒“十強”的企業(yè)將在3月4日的大會現(xiàn)場各自進行3分鐘左右的展示并回答委員會的問題。評委包括行業(yè)投資專家、網絡安全專家、網絡安全公司的CEO、企業(yè)CISO、行業(yè)顧問等。為了幫助大家了解這十家企業(yè)，綠盟科技推出了系列文章，今天為大介紹的的是Duality Technologies公司。
Duality Technologies成立于2016年，總部位于美國馬薩諸塞州劍橋市，由著名的密碼專家和數(shù)據科學家聯(lián)合創(chuàng)立。公司致力于研究大數(shù)據/云環(huán)境下的數(shù)據安全與隱私保護技術，為企業(yè)組織提供了一個安全的數(shù)字協(xié)作平臺，目前在美國和以色列開展業(yè)務。目前獲得了由Team8領導的400萬美元投資。2019年入選RSA大會的創(chuàng)新沙盒前十強，成為兩家入選的數(shù)據安全公司之一(另一家是Wirewheel公司)。
1 背景介紹
在人工智能、大數(shù)據和云計算等信息產業(yè)蓬勃發(fā)展的同時，數(shù)據安全和敏感數(shù)據(包括個人隱私)泄露問題日益嚴峻。僅2018年過去的一年，就發(fā)生了多起重大的(千萬級記錄以上)數(shù)據泄露事件，如國外Facebook 8700萬用戶數(shù)據泄露，國內圓通10億條用戶信息數(shù)據在暗網被出售，華住旗下多個連鎖酒店的2.4億入住記錄泄露。
數(shù)據泄露不僅造成公司形象受損、公信力降低，也直接或間接地導致公司經濟的損失。隨著這些事件發(fā)生及影響的報道，企業(yè)對數(shù)據安全問題越來越重視，用戶的個人隱私保護意識也越來越強烈。同時，一些法律法規(guī)提出了更嚴格的數(shù)據安全與隱私保護要求。2018年5月25日，歐洲聯(lián)盟正式實施《通用數(shù)據保護條例》(General Data Protection Regulation，簡稱GDPR)，對基本的個人身份信息、醫(yī)療敏感數(shù)據和網絡行為信息等提出安全保護要求。國內，相繼也頒布了類似的法律法規(guī)，如《信息安全技術個人信息安全規(guī)范》、《信息安全技術大數(shù)據安全管理指南》和《信息安全技術個人信息去標識化指南》等。
為了應對數(shù)據安全與隱私保護挑戰(zhàn)，企業(yè)除了應用傳統(tǒng)的加解密技術外，還在根據不同的業(yè)務場景和需求，積極探索匿名化(Anonymity)、數(shù)據脫敏(Data Masking)和數(shù)字水印(Watermarking)等新型技術，甚至一些前沿技術的實踐與落地，如保留格式加密(Format-Preserving Encryption，簡稱FPE)和差分隱私(Di?erential Privacy)等關鍵技術。然而，上述提到的幾種技術無法解決第三方平臺(如云環(huán)境)的數(shù)據處理過程的數(shù)據與隱私保護問題：① 傳統(tǒng)加密技術使得加密后數(shù)據失去可用性;② 脫敏等變換后的數(shù)據產生了失真，無法得到精確的處理結果。同態(tài)加密技術是近年來被學術界和工業(yè)界十分看好的一種加密技術，可實現(xiàn)數(shù)據加密后仍然可以被處理。但是，現(xiàn)有的多數(shù)同態(tài)加密方案由于占用資源過大且速度過慢導致無法從理論實現(xiàn)實用化，目前仍然面臨各種問題與挑戰(zhàn)。
Duality Technologies公司結合自身在同態(tài)加密等先進密碼領域的研究和積累，聲稱突破了傳統(tǒng)實現(xiàn)的困難性，最終實現(xiàn)了商業(yè)化，提供數(shù)據分析和數(shù)據與隱私保護的數(shù)字協(xié)作平臺。接下來將對Duality公司、產品和關鍵技術進行一一解讀。
2 公司簡介
Duality公司強調“maximizing data utility, minimizing risk (最小化數(shù)據風險的同時，最大化數(shù)據利用價值)”的理念，在大數(shù)據隱私保護、模型的版權保護和數(shù)據合規(guī)等方面為客戶提供實用的的解決方案。得益于自主研究的同態(tài)加密(Homomorphic Encryption)等先進密碼技術，提供的安全產品可以使得數(shù)據在整個分析和處理生命周期中，始終保持加密狀態(tài)，用戶無需解密即可生成數(shù)據洞察結果。比如在云計算場景中，數(shù)據擁有方將數(shù)據加密存儲在云計算平臺中，數(shù)據擁有方提交數(shù)據統(tǒng)計或處理任務，直接對加密數(shù)據進行操作即可，不需要在云平臺中進行解密，因此存儲方無法獲取真實的數(shù)據內容。Duality聲稱這項突破技術有利于企業(yè)內部和企業(yè)間的數(shù)字協(xié)作，實現(xiàn)安全的機器學習和數(shù)據挖掘任務，降低了數(shù)據泄露風險，同時完全遵守隱私保護法規(guī)。
目前，Duality產品在醫(yī)療、金融、汽車、保險、電信和教育等多個領域有應用。
3 公司產品
SecurePlus?平臺是Duality公司主打的產品。它允許數(shù)據的生命周期中，總是處于安全狀態(tài)，敏感數(shù)據或有價值的模型不會暴露。SecurePlus?支持多方參與計算，有利于數(shù)字化的協(xié)作。SecurePlus?平臺主要有三種應用場景：
(1) 安全數(shù)據分析
SecurePlus?平臺使得數(shù)據所有者在不公開敏感數(shù)據時(數(shù)據加密)，仍然可以使用第三方分析工具，如機器學習、數(shù)據挖掘工具進行分析和處理。使用抗量子的同態(tài)加密技術實現(xiàn)了數(shù)據端到端的保護。SecurePlus?平臺保護了有價值的數(shù)據在不可信的云環(huán)境中的保密性和安全性。
(2) 機器學習模型的版權保護
該場景不同于前一個場景，即機器學習模型不屬于第三方，而是屬于客戶版權所有。SecurePlus?平臺確保模型擁有者將模型在不可信任的第三方部署、存儲和使用機器學習模型(一系列參數(shù))在云環(huán)境中一直處于加密狀態(tài)，客戶端將樣本后加密后上傳至云端。通過同態(tài)加密運算，樣本和模型可以在密文域進行預測和分類任務，完成后云端將結果返回給客戶端，客戶端將結果解密，得到真實的預測結果。由于沒有加解密密鑰一直保存在合法方，因此即使黑客和第三方即使竊取模型，也無法完成機器學習任務的閉環(huán)。
(3) 數(shù)據共享的隱私保護
SecurePlus?平臺確保多方數(shù)據安全共享與協(xié)作。同態(tài)加密在鏈接和計算過程中保護了每一方的資產，在整個過程中保護隱私并且符合法律法規(guī)需求，特別是GDPR對于多方協(xié)同的數(shù)據隱私要求。
4 技術解讀
同態(tài)加密是Duality公司SecurePlus?產品的核心技術。同態(tài)加密是密碼學界近年來的一個研究熱點，主要應用在不可信的云環(huán)境中。其加密函數(shù)具有以下性質，
該性質稱為同態(tài)性。通俗地講，在密文域進行 操作相當于在明文域進行 操作。這種性質使得密文域的數(shù)據處理、分析或檢索等成為可能。即，不解密任何密文的條件下對仍然可以對相應明文進行的運算，使得對加密信息仍能進行深入和無限的分析和處理。
同態(tài)加密的研究可以追溯到20世紀70年代，在RSA密碼體制剛提出不久，Rivest (RSA公鑰密碼設計者)等人又提出了全同態(tài)加密的概念，但一直沒有尋找到符合的全同態(tài)加密方案。直到2009年，IBM的研究人員Gentry首次設計出一個真正的全同態(tài)加密體制，隨后許多其他同態(tài)加密方案被提出。然而，多數(shù)方案由于占用資源過大且速度過慢導致方案無法實用化。根據該公司自身報道，其“同態(tài)加密”技術商用化和產品實現(xiàn)處在業(yè)界領先地位(由于無法獲得該產品的使用，無法真實地了解產品的性能如何，持質疑和有待驗證態(tài)度)，該技術在多個場景和實踐中有廣泛的應用。
基于同態(tài)加密的機器學習是指在加密數(shù)據上實現(xiàn)機器學習任務，如分類和聚類等，是近年來新的學術研究熱點。它可以分為加密神經網絡、加密KNN、加密決策樹和加密支持向量機等算法。猜測Duality公司在方案實現(xiàn)上吸收和借鑒了這些已公開的研究成果。目前面臨一些問題與挑戰(zhàn)是[3]：
1. 如何在保證數(shù)據安全的前提下選擇合適的同態(tài)加密方案來實現(xiàn)不同的數(shù)據分析;
2. 如何解決全同態(tài)加密方案中存在的噪聲、運算復雜和運算效率低等問題;
3. 如何在確保算法安全性的前提下，使加密機器學習算法的準確度在可接受范圍內。
除了自身發(fā)展和產品化外，Duality公司在同態(tài)加密標準化工作中做出一些重要的貢獻。2016年6月，在第一次同態(tài)加密標準化研討會，與微軟、NIST等結果共同提出白皮書標準：1) 安全同態(tài)加密的安全設置;2) 同態(tài)加密的API標準;3) 同態(tài)加密的應用。后續(xù)，Duality公司主導并成立一個行業(yè)聯(lián)盟HomomorphicEncryption.org，定期召開后續(xù)會議來共同開發(fā)同態(tài)加密標準。該聯(lián)盟的參與者包括IBM和微軟等大型跨國公司、麻省理工學院(MIT)和斯坦福大學(Stanford)等領先學術機構等領先初創(chuàng)企業(yè)。
5 總結
隨著云計算和大數(shù)據技術的發(fā)展，越來越多的數(shù)據在第三方平臺進行存儲和計算。在云端實現(xiàn)數(shù)據處理的同時，如何保證數(shù)據的安全性是客戶的一個普遍訴求。Duality公司的SecurePlus?平臺基于自主研發(fā)的同態(tài)加密先進技術，提供了不一樣的解決思路。提供的三種實際業(yè)務場景，抓住了客戶的痛點，實現(xiàn)了“maximizing data utility, minimizing risk”，在第三方平臺進行機器學習和數(shù)據挖掘任務同時，可以保證數(shù)據不會被泄露。將同態(tài)加密技術率先實現(xiàn)商業(yè)化與落地、并成功應用到數(shù)據安全領域中，是Duality公司在數(shù)據安全領域的差異化所在及創(chuàng)新亮點。最近，一個鼓舞人心的消息是，微軟開源了同態(tài)加密庫，并“堅信”該技術已成熟到可用在現(xiàn)實世界應用的程度，源代碼已放至GitHub[4]。隨著GDPR法規(guī)的正式實施和RSA大會的宣傳，勢必該創(chuàng)新公司的同態(tài)加密解決方案將吸引大家強烈的關注與興趣。SecurePlus?平臺的成功案例將鼓舞其他安全公司重新評估該新型安全加密技術，甚至加入未來幾年的重點投資選項。
參考鏈接
[1] https://duality.cloud/products/.
[2] http://homomorphicencryption.org/.
[3] 崔建京, 龍軍, 閔爾學, 于洋, & 殷建平. (2018). 同態(tài)加密在加密機器學習中的應用研究綜述. 計算機科學, 45(4), 46-52.
[4] https://www.secrss.com/articles/767,讓專家和新手都輕松：微軟開源同態(tài)加密庫“SEAL”
名稱欄目：【RSA2019創(chuàng)新沙盒】Duality:基于同態(tài)加密的數(shù)據分析和隱私保護方案
瀏覽路徑：http://www.dlmjj.cn/article/dpicepd.html
