CN111651736B - 一种身份证数据脱敏的水印溯源方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种身份证数据脱敏的水印溯源方法。为了克服现有技术数字水印溯源误差率高，溯源结果信服力差，无法脱离数据库的问题；本发明包括以下步骤：S1：从数据源中提取数据，找到数据源中的身份证规则字段，进行脱敏；S2：获取若干水印数字，对数据脱敏后的数据使用水印数字添加数字水印标记，计算校验位；S3：将可疑数据导入内存，根据数据的校验位，过滤非添加数字水印标记的数据；S4：根据添加数字水印标记的逆过程提取数字水印信息；S5：根据水印数字，确定数据来源。一个数据来源对应若干个水印数字，能够令溯源结果找到特定的一个数据来源，提升溯源结果的信服力，且脱离对数据库的依赖。

Description

一种身份证数据脱敏的水印溯源方法
技术领域
本发明涉及一种数据安全领域，尤其涉及一种身份证数据脱敏的水印溯源方法。
背景技术
针对于当前社会上经常出现的数据泄露问题，往往会给一些团体、企业等带来一定的损失。发现泄露的源头，及时止损是一个急需解决的问题。
在当前的数字水印技术中，针对纯数字字符串或者数值型的数字水印，有的方法是和数据库中的属性信息(即字段信息)相关。将属性值、属性名、用户秘钥等信息通过单向的hash函数计算出当前属性值对应的一个编号，然后根据整除计算判断是否添加水印，再根据取余计算结果的奇偶性在该属性值的某个比特位中置0或1。在验证时，通过再次计算hash函数结果的奇偶性和嵌入位的值(0/1)进行匹配。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种基于DCT抗几何攻击的医学图像零数字水印方法”，其公告号CN102314669A，包括：(1)通过对原始医学图像进行全图DCT变换，在变换系数中提取一个能代表原始图像重要视觉特征的向量；(2)利用该特征向量和要嵌入的水印通过Hash函数得到一个二值逻辑序列；然后进行水印提取，包括：(3)对待测医学图像进行全图DCT变换，找到待测图像的一个视觉特征向量；(4)利用Hash函数性质和嵌入时得到的二值逻辑序列来提取水印。
该方法有着明显的缺点，一是对于单一的比特位，误差率会达到50％，并且验证的结果只是有水印或者无水印，不能指向某个固定的数据来源。嵌入多位水印信息能将误差率大大降低，但是在对于一些具有特定规则的数据来说，冗余的位置并不足够嵌入水印信息，过多的嵌入可能会导致破坏数据规则。
二是水印信息依赖数据库中的属性信息，一旦数据脱离数据库，可能直接导致无法验证，这样就无法在发生数据泄露等情况时及时溯源发现数据源头。
三是该方法仅针对数值型字段，如果是字符串类型字段，需要进行类型的强转，一旦混入含有非数字的脏数据或者对于身份证的最后一位可能出现的X，结果可能出现错误。
四是该方法在选择添加数字水印数据时有一个误差范围b％，根据这个误差范围来计算出的最低有效位(即嵌入位)，当数据无法包含小数点时，则计算出的嵌入位必须大于等于1，这样就会导致缩小可添加水印的范围。
发明内容
本发明主要解决现有技术数字水印溯源误差率高，溯源结果信服力差，无法脱离数据库的问题；提供一种身份证数据脱敏的水印溯源方法，通过校验位以及命中率双重保障降低误差，提取出的水印信息可对应一个数据来源，通过这种方法来提升溯源结果的信服力，并且不使用与数据库相关的信息来使得数据无需存在数据库中，当发现可疑数据时，可直接使用数据进行水印溯源。其目的是解决误差高、溯源结果难以令人信服、依赖数据库、对非数值型数据支持差等问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明包括以下步骤：
S1：从数据源中提取数据，并对数据进行身份证规则比对，找到数据源中的身份证规则字段，根据数据脱敏规则进行脱敏；
S2：获取若干水印数字，对数据脱敏后的数据使用水印数字添加数字水印标记，计算校验位，并输出到指定的数据目标；
S3：将可疑数据导入内存，根据数据的校验位，过滤非添加数字水印标记的数据；
S4：根据添加数字水印标记的逆过程提取数字水印信息；
S5：根据水印数字，确定数据来源。
本方案采用一个数据来源对应若干个水印数字的方法，能够令溯源结果找到特定的一个数据来源，提升溯源结果的信服力。使用水印数字进行添加数字水印标记，有效地脱离了对数据库的依赖。采用校验位计算以及最终提取水印数字再次比对选择的双重保障，降低结果的误差。针对身份证数据的规则，直接对身份证数据操作，能够支持数据中含有非数值型符号。并且为了过滤脏数据，采用规则校验的方法，过滤非身份证数据。
作为优选，所述的步骤S1包括以下步骤：
S11：根据数据源信息连接对应的数据源，从数据源中获取数据放入一个集合中，对集合中是每条数据进行身份证规则比对，得到身份证规则字段；
S12：对符合身份证规则的数据根据数据脱敏规则进行脱敏，对不符合的数据进行数据脱敏的错误处理，排除脏数据。
通过数据脱敏的自动发现功能发现指定的身份证信息，或者通过添加特定的数据脱敏源指定身份证信息的来源。针对身份证数据的规则，直接对身份证数据操作，能够支持数据中含有非数值型符号。并且为了过滤脏数据，采用规则校验的方法，过滤非身份证数据。
作为优选，所述的步骤S2包括以下步骤：
S21：根据提前设定的水印数字的相关信息，取得水印数字；所述的水印数字为四个0～99的数字；
S22：将获取到的水印数字作为数字水印标记加入到数据中；
S23：采用身份证的地区码来计算校验位，并将校验位置于身份证的顺序码的最后一位；
S24：连接数据源目标，将添加数字水印标记的数据写入数据目标。
使用水印数字进行添加数字水印标记，有效地脱离了对数据库的依赖。
作为优选，所述的步骤S22包括以下步骤：
S221：生成一位0～9的随机数，根据随机数的奇偶性选取水印数字的前两位或后两位；
S222：获取身份证数据的生日部分，将随机数置于年份的最后一位；
S223：将选取的两个水印数字中的第一个水印数字的十位数根据公式生成月份，第一个水印数字的个位数根据公式生成日，公式如下：
M＝X11+random
D＝X12+random*2
其中，M为生成的月份；D为生成的日；X11为选取的第一个水印数字的十位数；X12为选取的第一个水印数字的个位数；random为随机数；
S224：将选取的两个水印数字中的第二个水印数字的十位数和个位数根据公式分别生成身份证数据中顺序码的前两位，公式如下：
num1＝X21+random
num2＝X22-random
其中，num1是身份证数据中顺序码的第一位；num2是身份证数据中顺序码的第二位；X21为选取的第二个水印数字的十位数；X22为选取的第二个水印数字的个位数。
本方案不会改变身份证的规则特征，不会改变身份证信息中的年龄分布；生成随机数用于对数字水印标记模糊化处理，数字水印标记模糊化，不会被直接截取，使用随机数和水印数字完成对身份证数据的数字水印标记添加。
作为优选，若修改后的年份超过当前年份，则将年份减10；
若生成的月份大于12，则生成的月份减去12；若生成的月份小于等于0，则生成的月份加上12；
若生成的日大于28，则生成的日减去28；若生成的日小于等于0，则生成的日加上28；
若生成的顺序码大于等于10，则生成的顺序码减去10；若生成的顺序码小于0，则生成的顺序码加上10。
本方案的处理保持数据的真实性。
作为优选，所述的校验位通过对身份证数据的地区码计算得到，对身份证的六位地区码累加，累积后对十取余，得到校验位。本方案的设置使校验位更具有各个数据的特殊性。
作为优选，所述的步骤S4包括以下步骤：
S41：根据各个数字水印标记添加的位置，重新将随机数和数字水印标记从数据中提取出来；
S42：根据提取出来的随机数以及数字水印标记，根据添加数字水印标记中的逆过程，重新得到两个水印数字；
S43：根据随机数判断得到的两个水印数字是前两位水印数字还是后两位水印数字，并放置到对应的集合中；
S44：根据每个集合中比例最大的水印数字，确定最终的四个水印数字。
本方案采用校验位计算以及最终提取水印数字再次比对选择的双重保障，降低结果的误差。
本发明的有益效果是：
1.一个数据来源对应若干个水印数字，能够令溯源结果找到特定的一个数据来源，提升溯源结果的信服力。
2.使用水印数字进行添加数字水印标记，有效地脱离了对数据库的依赖。
3.采用校验位计算以及最终提取水印数字再次比对选择的双重保障，降低结果的误差。
4.针对身份证数据的规则，直接对身份证数据操作，能够支持数据中含有非数值型符号。
5.采用规则校验的方法过滤脏数据，过滤非身份证数据。
附图说明
图1是本发明的水印溯源方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例一：
一种身份证数据脱敏的水印溯源方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：从数据源中提取数据，并对数据进行身份证规则比对，找到数据源中的身份证规则字段，根据数据脱敏规则进行脱敏。
通过数据脱敏的自动发现功能发现指定的身份证信息，或者通过添加特定的数据脱敏源指定身份证信息的来源。
S11：根据数据源信息连接对应的数据源，从数据源中获取数据放入一个集合中，对集合中是每条数据进行身份证规则比对，得到身份证规则字段。
S12：对符合身份证规则的数据根据数据脱敏规则进行脱敏，对不符合的数据进行数据脱敏的错误处理，排除脏数据。
根据步骤S12中的结果生成数据脱敏源，或者新建一个数据脱敏源，指定数据源的身份证字段信息。根据数据脱敏源信息，对指定的字段进行数据脱敏处理。对符合身份证规则的数据根据数据脱敏规则进行脱敏，对不符合的数据进行数据脱敏的错误处理，排除脏数据。
针对身份证数据的规则，直接对身份证数据操作，能够支持数据中含有非数值型符号。
S2：获取若干水印数字，对数据脱敏后的数据使用水印数字添加数字水印标记，计算校验位，并输出到指定的数据目标。
S21：根据提前设定的水印数字的相关信息，取得水印数字；水印数字为四个0～99的数字。
S22：将获取到的水印数字作为数字水印标记加入到数据中。
S221：生成一位0～9的随机数，根据随机数的奇偶性选取水印数字的前两位或后两位。随机数用于对数字水印标记模糊化处理，即不让数字水印标记直截了当地加入到数据中。数字水印标记模糊化，不会被直接截取。
S222：获取身份证数据的生日部分，将随机数置于年份的最后一位。
为保持数据的真实性，若修改后的年份超过当前年份，则将年份减10。
S223：将选取的两个水印数字中的第一个水印数字的十位数根据公式生成月份，第一个水印数字的个位数根据公式生成日，公式如下：
M＝X11+random
D＝X12+random*2
其中，M为生成的月份；D为生成的日；X11为选取的第一个水印数字的十位数；X12为选取的第一个水印数字的个位数；random为随机数。
若生成的月份大于12，则生成的月份减去12；若生成的月份小于等于0，则生成的月份加上12。若生成的日大于28，则生成的日减去28；若生成的日小于等于0，则生成的日加上28。
S224：将选取的两个水印数字中的第二个水印数字的十位数和个位数根据公式分别生成身份证数据中顺序码的前两位，公式如下：
num1＝X21+random
num2＝X22-random
其中，num1是身份证数据中顺序码的第一位；num2是身份证数据中顺序码的第二位；X21为选取的第二个水印数字的十位数；X22为选取的第二个水印数字的个位数。
若生成的顺序码大于等于10，则生成的顺序码减去10；若生成的顺序码小于0，则生成的顺序码加上10。
该方法添加数字水印标记，不会改变身份证的规则特征；不会改变身份证信息中的年龄分布。
S23：采用身份证的地区码来计算校验位，对身份证的六位地区码累加，累积后对十取余，得到校验位，并将校验位置于身份证的顺序码的最后一位。使得校验位更加具有各个数据的特殊性。
添加数字水印发生在数据脱敏之后，而且计算校验位发生在添加数字水印流程的最后，所以只要是添加了数字水印的数据，并且数据不被破坏，那么就可以通过上述添加数字水印标记流程的相同方法和公式计算出一样的校验位。
S24：连接数据源目标，将添加数字水印标记的数据写入数据目标。
S3：将可疑数据导入内存，根据数据的校验位，过滤非添加数字水印标记的数据。
发生数据泄露等情况时，发现的可疑数据可能只有一部分甚至只有几条，所以在进行水印溯源时无需进行全表扫描，只需要导入数据，将数据置于内存中。只要有几条添加了水印的数据，就可能可以将数字水印信息全部提取出来。
并不是所有数据都是有水印的，所以可以根据上述数字水印标记添加流程得出的校验位判断数据是否是水印数据，如果不是添加了数字水印标记的数据，则将该数据过滤。如果校验位和藏在添加数字水印标记数据的校验位相同，则意味着该数据有可能是添加了水印的数据，可以继续进行下一步。因为校验位只有一位，所以会有10％的可能性发生非添加数字水印标记数据校验通过。
S4：根据添加数字水印标记的逆过程提取数字水印信息。
S41：根据各个数字水印标记添加的位置，重新将随机数和数字水印标记从数据中提取出来。
S42：根据提取出来的随机数以及数字水印标记，根据添加数字水印标记中的逆过程，重新得到两个水印数字。
S43：根据随机数判断得到的两个水印数字是前两位水印数字还是后两位水印数字，并放置到对应的集合中。
S44：根据每个集合中比例最大的水印数字，确定最终的四个水印数字。
S5：根据水印数字，确定数据来源。
数字水印标记信息必须要有实用意义，所以数字水印标记信息必须对应固定的一个数据来源。因此，提取出的数字水印信息可以得到一个确定的数据来源，从而了解发生数据泄露等情况时的源头。
本发明采用一个数据来源对应四个水印数字的方法，令溯源结果找到特定的一个数据来源。并且使用这四个水印数字进行添加数字水印，有效地脱离了对数据库的依赖。采用校验位计算以及最终提取四个水印数字再次比对选择的双重保障，降低结果的误差。
本发明针对身份证数据的规则，直接对身份证数据操作，可以支持数据中含有非数值型符号。并且为了过滤脏数据，采用规则校验的方法，过滤非身份证数据。
实施例二：
一种身份证数据脱敏的水印溯源方法，采用中文的Unicode码对应一个数据来源。能够用更少的数据就提取出水印信息，找到数据来源。
本实施例除了用中文的Unicode码代替四位水印数字以外，其他部分与实施例一相同。

Claims (5)

1.一种身份证数据脱敏的水印溯源方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：从数据源中提取数据，并对数据进行身份证规则比对，找到数据源中的身份证规则字段，根据数据脱敏规则进行脱敏；
S2：获取若干水印数字，对数据脱敏后的数据使用水印数字添加数字水印标记，计算校验位，并输出到指定的数据目标；
S21：根据提前设定的水印数字的相关信息，取得水印数字；所述的水印数字为四个0~99的数字；
S22：将获取到的水印数字作为数字水印标记加入到数据中；
S221：生成一位0~9的随机数，根据随机数的奇偶性选取水印数字的前两位或后两位；
S222：获取身份证数据的生日部分，将随机数置于年份的最后一位；
S223：将选取的两个水印数字中的第一个水印数字的十位数根据公式生成月份，第一个水印数字的个位数根据公式生成日，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中，M为生成的月份；D为生成的日；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为选取的第一个水印数字的十位数；
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为选取的第一个水印数字的个位数；random为随机数；
S224：将选取的两个水印数字中的第二个水印数字的十位数和个位数根据公式分别生成身份证数据中顺序码的前两位，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
Figure DEST_PATH_IMAGE012
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
是身份证数据中顺序码的第一位；
Figure DEST_PATH_IMAGE016
是身份证数据中顺序码的第二位；
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为选取的第二个水印数字的十位数；
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为选取的第二个水印数字的个位数；
S23：采用身份证的地区码来计算校验位，并将校验位置于身份证的顺序码的最后一位；
S24：连接数据源目标，将添加数字水印标记的数据写入数据目标；
S3：将可疑数据导入内存，根据数据的校验位，过滤非添加数字水印标记的数据；
S4：根据添加数字水印标记的逆过程提取数字水印信息；
S5：根据水印数字，确定数据来源。
2.根据权利要求1所述的一种身份证数据脱敏的水印溯源方法，其特征在于，所述的步骤S1包括以下步骤：
S11：根据数据源信息连接对应的数据源，从数据源中获取数据放入一个集合中，对集合中是每条数据进行身份证规则比对，得到身份证规则字段；
S12：对符合身份证规则的数据根据数据脱敏规则进行脱敏，对不符合的数据进行数据脱敏的错误处理，排除脏数据。
3.根据权利要求1所述的一种身份证数据脱敏的水印溯源方法，其特征在于，若修改后的年份超过当前年份，则将年份减10；
若生成的月份大于12，则生成的月份减去12；若生成的月份小于等于0，则生成的月份加上12；
若生成的日大于28，则生成的日减去28；若生成的日小于等于0，则生成的日加上28；
若生成的顺序码大于等于10，则生成的顺序码减去10；若生成的顺序码小于0，则生成的顺序码加上10。
4.根据权利要求1所述的一种身份证数据脱敏的水印溯源方法，其特征在于，所述的校验位通过对身份证数据的地区码计算得到，对身份证的六位地区码累加，累积后对十取余，得到校验位。
5.根据权利要求1所述的一种身份证数据脱敏的水印溯源方法，其特征在于，所述的步骤S4包括以下步骤：
S41：根据各个数字水印标记添加的位置，重新将随机数和数字水印标记从数据中提取出来；
S42：根据提取出来的随机数以及数字水印标记，根据添加数字水印标记中的逆过程，重新得到两个水印数字；
S43：根据随机数判断得到的两个水印数字是前两位水印数字还是后两位水印数字，并放置到对应的集合中；
S44：根据每个集合中比例最大的水印数字，确定最终的四个水印数字。
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