数据与计算发展前沿 ›› 2026, Vol. 8 ›› Issue (3): 137-154.
doi: 10.11871/jfdc.issn.2096-742X.2026.03.012
收稿日期:2025-08-08
出版日期:2026-06-20
发布日期:2026-06-18
通讯作者:
裴超
作者简介:裴超,中电云计算技术有限公司高级工程师。主要研究方向和关注领域为大数据、密码学、数据安全、网络与信息安全、芯片安全。 基金资助:
PEI Chao1,*(
),NI Mingjian2,ZHAO Lili3,FENG Jin1
Received:2025-08-08
Online:2026-06-20
Published:2026-06-18
Contact:
PEI Chao
摘要:
【目的】在数字经济发展背景下,数据成为关键生产要素,为推动国家数据基础设施建设,解决架构设计与关键技术应用认知分歧问题,对面向数据流通利用的基础设施架构和关键技术进行研究。 【方法】围绕数据流通利用的需求,分析现有基础设施体系存在的问题,并提出面向数据流通利用的基础设施架构设计,探索关键技术支撑。 【结果】通过分析建设需求,构建了包含角色体系、系统架构和业务模式的中心化与分布式架构,并阐述融合身份认证、智能合规审核等关键技术的实践应用。 【结论】研究为数据基础设施建设提供实践指导,填补实施路径研究空白,同时指出安全防护体系待完善,后续将聚焦安全体系设计,探索数据安全治理与合规流通路径。
裴超,倪明鉴,赵丽丽,冯进. 数据流通利用基础设施架构和关键技术实现[J]. 数据与计算发展前沿, 2026, 8(3): 137-154.
PEI Chao,NI Mingjian,ZHAO Lili,FENG Jin. Implementation of the Infrastructure Architecture and Key Technologies for Data Circulation and Utilization[J]. Frontiers of Data and Computing, 2026, 8(3): 137-154.
表2
隐私保护计算与其他技术的应用效果说明"
| 技术组件 | 数据交易合约 | 数据交付合约 | 数据沙箱 | 云桌面 | 区块链 |
|---|---|---|---|---|---|
| 与隐私保护计算技术的交互方式 | 交易合约定义隐私计算任务的商业规则,如计算费用、数据使用期限、数据使用方式等; 交易合约生效后触发隐私保护计算技术的初始化 | 交付合约配置隐私保护技术参数,如差分隐私噪声强度、联邦学习参与方权限、不可区分度等; 通过交付合约控制隐私保护计算结果的访问权限 | 提供隐私计算引擎的运行环境; 隔离原始数据与计算任务,防止数据泄露 | 为需求方提供隐私计算结果的可视化界面; 限制结果导出权限,仅允许在线查看或脱敏下载 | 记录隐私计算任务的全流程日志; 存储隐私保护技术的参数配置与执行证明 |
| 安全保障作用 | 确保隐私计算符合商业与合规要求,避免技术滥用 | 实现细粒度的数据控制,确保结果仅用于合约指定场景 | 物理隔离保障数据存储安全,结合沙箱权限控制限制计算任务对数据的访问范围 | 控制需求方对结果的使用方式,避免原始计算结果被非法传播 | 提供不可篡改的审计轨迹,便于事后追溯数据使用是否符合隐私保护要求 |
| [1] | 张利娟, 王钧莳. 《国家数据基础设施建设指引》正式发布[J]. 中国报道, 2025(2):78-81. |
| [2] | 中共中央国务院关于构建数据基础制度更好发挥数据要素作用的意见[J]. 中华人民共和国国务院公报, 2023(1): 28-33. |
| [3] | 国家数据局. 关于完善数据流通安全治理更好促进数据要素市场化价值化的实施方案[J]. 中小企业管理与科技, 2025(2): 2-3. |
| [4] | 刘知贵, 杨立春, 蒲洁, 等. 基于PKI技术的数字签名身份认证系统[J]. 计算机应用研究, 2004, 21(9): 158-160. |
| [5] | AVELLANEDA O, BACHMANN A, BARBIR A, et al. Decentralized identity: Where did it come from and where is it going?[J]. IEEE Communications Standards Magazine, 2019, 3(4): 10-13. |
| [6] | MAZZOCCA C, ACAR A, ULUAGAC S, et al. A survey on decentralized identifiers and verifiable credentials[J]. arXiv preprint arXiv:2402.02455, 2024. |
| [7] | 贺兴, 陈旻昱, 唐跃中, 等. 基于数字孪生与元宇宙技术的能源互联网态势感知系统论方法研究 (一): 概念, 挑战与研究框架[J]. 中国电机工程学报, 2022, 44(2): 547-560. |
| [8] |
陆艺仁, 朱友文. 基于中继链的联盟链跨链监管机制[J]. 计算机工程与应用, 2023, 59(22): 268-275.
doi: 10.3778/j.issn.1002-8331.2206-0466 |
| [9] | 王群, 李馥娟, 倪雪莉, 等. 区块链共识算法及应用研究[J]. 计算机科学与探索, 2022, 16(6): 1214-1242. |
| [10] | 邓小鸿, 王智强, 李娟, 等. 主流区块链共识算法对比研究[J]. 计算机应用研究, 2022, 39(1): 1-8. |
| [11] | 刘琴, 王德军, 王潇潇, 等. 法律合约与智能合约一致性综述[J]. 计算机应用研究, 2021, 38(1): 1-8 |
| [12] | 郎芳. 区块链技术下智能合约之于合同的新诠释[J]. 重庆大学学报 (社会科学版), 2021, 27(5): 169-182. |
| [13] | KUZNETSOV O, RUSNAK A, YEZHOV A, et al. Merkle trees in blockchain: A study of collision probability and security implications[J]. Internet of Things, 2024, 26: 1-17 |
| [14] | DE OCáRIZ BORDE H S. An overview of trees in blockchain technology: merkle trees and merkle patricia tries[J]. University of Cambridge: Cambridge, UK, 2022. |
| [15] | DANIEL E, TSCHORSCH F. IPFS and friends: A qualitative comparison of next generation peer-to-peer data networks[J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2022, 24(1): 31-52. |
| [16] | DOAN T V, PSARAS Y, OTT J, et al. Toward decentralized cloud storage with IPFS: opportunities, challenges, and future considerations[J]. IEEE Internet Computing, 2022, 26(6): 7-15. |
| [17] | BIERI C. An overview into the InterPlanetary File System (IPFS): use cases, advantages, and drawbacks[J]. Communication Systems XIV, 2021, 28. |
| [18] |
倪雪莉, 马卓, 王群. 区块链P2P网络及安全研究[J]. 计算机工程与应用, 2024, 60(5): 17-29.
doi: 10.3778/j.issn.1002-8331.2307-0218 |
| [19] |
PERLMAN R. An overview of PKI trust models[J]. IEEE Network, 1999, 13(6): 38-43.
doi: 10.1109/65.806987 |
| [20] | HUNT R. PKI and digital certification infrastructure[C]// Proceedings. Ninth IEEE International Conference on Networks, ICON 2001. IEEE, 2001: 234-239. |
| [21] | FDHILA W, STIFTER N, KOSTAL K, et al. Methods for decentralized identities: Evaluation and insights[C]// Business Process Management: Blockchain and Robotic Process Automation Forum: Business Process Management: Blockchain and Robotic Process Automation Forum: BPM 2021 Blockchain and RPA Forum, Rome, Italy, September 6-10, 2021, Proceedings 19. Springer International Publishing, 2021: 119-135. |
| [22] | ALIZADEH M, ANDERSSON K, SCHELÉN O. Comparative analysis of decentralized identity approaches[J]. IEEE Access, 2022, 10: 92273-92283. |
| [23] | KASNECI E, SEßLER K, KÜCHEMANN S, et al. ChatGPT for good? On opportunities and challenges of large language models for education[J]. Learning and Individual Differences, 2023, 103: 102274. |
| [24] | NAVEED H, KHAN A U, QIU S, et al. A comprehensive overview of large language models[J]. ACM Transactions on Intelligent Systems and Technology, 2023. |
| [25] |
刘雪颖, 云静, 李博, 等. 基于大型语言模型的检索增强生成综述[J]. 计算机工程与应用, 2025, 61(13):1-25.
doi: 10.3778/j.issn.1002-8331.2410-0088 |
| [26] | 王帅, 何文春, 王甫棣, 等. 大语言模型融合知识图谱与向量检索的问答系统[J]. 科学技术与工程, 2024, 24(32): 13902-13910. |
| [27] | 李冬梅, 罗斯斯, 张小平, 等. 命名实体识别方法研究综述[J]. 计算机科学与探索, 2022, 16(9): 1954-1968. |
| [28] |
赵山, 罗睿, 蔡志平. 中文命名实体识别综述[J]. 计算机科学与探索, 2022, 16(2): 296-304.
doi: 10.3778/j.issn.1673-9418.2107031 |
| [29] | 杨振宇, 张登辉. 一种结合BERT与双层LSTM的复杂长句意图分类方法[J]. 计算机应用与软件, 2021, 38(12): 207-212. |
| [30] | CHANDRASEKARAN D, MAGO V. Evolution of semantic similarity—a survey[J]. Acm Computing Surveys (Csur), 2021, 54(2): 1-37. |
| [31] | 林诗意, 张磊, 刘德胜. 基于区块链智能合约的应用研究综述[J]. 计算机应用研究, 2021, 38(9): 2570-2581. |
| [32] | KHAN S N, LOUKIL F, GHEDIRA-GUEGAN C, et al. Blockchain smart contracts: Applications, challenges, and future trends[J]. Peer-to-peer Networking and Applications, 2021, 14: 2901-2925. |
| [33] |
MERLEC M M, LEE Y K, HONG S P, et al. A smart contract-based dynamic consent management system for personal data usage under GDPR[J]. Sensors, 2021, 21(23): 7994.
doi: 10.3390/s21237994 |
| [34] | CHIU W Y, MENG W, JENSEN C D. My data, my control: a secure data sharing and access scheme over blockchain[J]. Journal of Information Security and Applications, 2021, 63: 103020. |
| [35] | VON DER ASSEN J, CELDRáN A H, ZERMIN A, et al. SecBox: a lightweight container-based sandbox for dynamic malware analysis[C]// NOMS 2023-2023 IEEE/IFIP Network Operations and Management Symposium. IEEE, 2023: 1-3. |
| [36] | BRäNNVALL R, SVENSSON H, KALIYAPERUMAL K, et al. A sandbox study proposal for private and distributed health data analysis[J]. arXiv preprint arXiv:2501.14556, 2025. |
| [37] | BRASSER F, JAUERNIG P, PUSTELNIK F, et al. Trusted container extensions for container-based confidential computing[J]. arXiv preprint arXiv:2205. 05747, 2022. |
| [38] | AYER A. KVMSandbox: Application-Level Sandboxing with x86 Hardware Virtualization and KVM[D]. Providence: Brown University, 2012. |
| [39] | ZHANG C, PRIOLKAR R, JIANG Y, et al. Erebor: A Drop-In Sandbox Solution for Private Data Processing in Untrusted Confidential Virtual Machines[C]// Proceedings of the Twentieth European Conference on Computer Systems. 2025: 1210-1228. |
| [40] | PARK J. Trusted execution environment for multi-level security and hardware sandbox[D]. Daejeon: Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), 2023. |
| [41] | PARK J, KANG S, LEE S, et al. Hardware-hardened sandbox enclaves for trusted serverless computing[J]. ACM Transactions on Architecture and Code Optimization, 2024, 21(1): 1-25. |
| [42] | HURTUK J, BALáž A, ÁDáM N. Security sandbox based on RBAC model[C]// 2016 IEEE 11th International Symposium on Applied Computational Intelligence and Informatics (SACI). IEEE, 2016: 75-80. |
| [43] | LI Z, TIAN J F, WANG F X. Sandbox system based on role and virtualization[C]// 2009 International Symposium on Information Engineering and Electronic Commerce. IEEE, 2009: 342-346. |
| [44] | HERZOG A, SHAHMEHRI N. Using the Java sandbox for resource control[J]. NORDSEC, 2002, 2002: 13. |
| [45] | PENG L. The sandbox: Improving file access security in the internet age[D]. Providence: Brown University, 2006. |
| [46] | ABBADINI M. Sandboxing and Data Protection in Cloud Computing Environments[D]. Bergamo: University of Bergamo, 2024. |
| [47] | OLSON L E, POWER J, HILL M D, et al. Border control: Sandboxing accelerators[C]// Proceedings of the 48th International Symposium on Microarchitecture, 2015: 470-481. |
| [48] | KNIGHT B R, MITCHELL T E. The sandbox paradox: Balancing the need to facilitate innovation with the risk of regulatory privilege[J]. South Carolina Law Review, 2020, 72: 445-476. |
| [49] | 蔡志勇, 王昊, 金明, 等. 混合办公数据安全保护研究与实践[J]. 计算机应用文摘, 2024, 40(12): 132-134. |
| [50] | RAHO M, SPYRIDAKIS A, PAOLINO M, et al. KVM, Xen and Docker: A performance analysis for ARM based NFV and cloud computing[C]// 2015 IEEE 3rd Workshop on Advances in Information, Electronic and Electrical Engineering (AIEEE). IEEE, 2015: 1-8. |
| [51] | MENG Y, QIN Y, SUN L, et al. Design and research on KVM-based cloud desktop solution for VDI converged architecture[C]// International Conference on Mechatronics and Intelligent Control (ICMIC 2024). SPIE, 2025, 13447: 831-845. |
| [52] |
石屹嵘, 龚德志. 基于SPICE开源协议的云桌面技术架构研究[J]. 电信科学, 2013, 29(8): 162-169.
doi: 10.3969/j.issn.1000-0801.2013.08.028 |
| [53] | 李承东. 云桌面远程传输协议综述[J]. 现代电信科技, 2014, 44(8): 23-26. |
| [54] | KERSCHBAUM F. Privacy-Preserving Computation: (Position Paper)[C]// Annual privacy forum. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2012: 41-54. |
| [55] | LI L, FAN Y, TSE M, et al. A review of applications in federated learning[J]. Computers & Industrial Engineering, 2020, 149: 106854. |
| [56] | 周传鑫, 孙奕, 汪德刚, 等. 联邦学习研究综述[J]. 网络与信息安全学报, 2021, 7(5): 77-92. |
| [57] | GOLDREICH O. Secure multi-party computation[J]. Manuscript. Preliminary version, 1998, 78(110): 1-108. |
| [58] | 苏冠通, 徐茂桐. 安全多方计算技术与应用综述[J]. 信息通信技术与政策, 2019, 45(5): 19-22. |
| [59] | DWORK C. Differential privacy[C]// International colloquium on automata, languages, and programming. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2006: 1-12. |
| [60] | 张啸剑, 孟小峰. 面向数据发布和分析的差分隐私保护[J]. 计算机学报, 2014, 37(4): 927-949. |
| [61] | ACAR A, AKSU H, ULUAGAC A S, et al. A survey on homomorphic encryption schemes: Theory and implementation[J]. ACM Computing Surveys (Csur), 2018, 51(4): 1-35. |
| [62] | 钱萍, 吴蒙. 同态加密隐私保护数据挖掘方法综述[J]. 计算机应用研究, 2011, 28(5): 1614-1617. |
| [1] | 原惠峰,朱雨静,潘玉莹,张荣望,金钟. 一种基于多源数据清洗与融合的高质量海洋观测廓线数据集构建方法[J]. 数据与计算发展前沿, 2026, 8(3): 68-80. |
| [2] | 张耀南, 刘景琦, 康建芳, 南卓铜, 田文彪, 敏玉芳, 赵书萍, 王保得. 冰冻圈“大数据+AI+模型”耦合研究范式探索[J]. 数据与计算发展前沿, 2026, 8(2): 3-14. |
| [3] | 蓝晨阳,路长发,朱小杰,段军磊,任浩. 农业科学数据自动挖掘框架设计与实践[J]. 数据与计算发展前沿, 2026, 8(1): 119-128. |
| [4] | 王呈珊,陈祖刚,陈力,安磊,范治成,徐波. 科学数据乘数效应的激活路径与治理范式研究[J]. 数据与计算发展前沿, 2026, 8(1): 148-157. |
| [5] | 李云龙, 焦琦融, 王慈枫, 邹自明. 空间科学虚拟观测台智能检索系统构建[J]. 数据与计算发展前沿, 2025, 7(4): 20-32. |
| [6] | 卢莎莎,牛铁,吴璨,康乐,肖海力. 面向地球大数据的新型计算系统设计与实践[J]. 数据与计算发展前沿, 2025, 7(2): 40-48. |
| [7] | 汪洋,周小军,魏鑫,褚大伟,郑晓欢,彭颖,冷伏海,张凤,丛培民,吉志霞,廖方宇. 大数据驱动下的科研机构科研治理创新实践[J]. 数据与计算发展前沿, 2024, 6(6): 43-52. |
| [8] | 胡良霖, 王丽娜, 王瑞丹, 郭德鑫, 朱艳华, 高瑜蔚, 孙毅. 数据要素价值演进路径研究[J]. 数据与计算发展前沿, 2024, 6(5): 36-45. |
| [9] | 郭学兵, 朱小杰, 唐新斋, 杨刚, 侯艳飞, 何洪林. 基于大数据流水线系统的算法模型整合方法研究——以基于机器学习方法的LiDAR数据树木生物量反演为例[J]. 数据与计算发展前沿, 2024, 6(4): 96-105. |
| [10] | 程垚松, 毕玉江, 郭超奇, 闫晓飞. LHAASO模拟作业从X86到ARM计算集群的移植[J]. 数据与计算发展前沿, 2024, 6(3): 83-91. |
| [11] | 任焕萍, 李一凡, 张斌, 郑双强, 王彦俊, 冯立强, 李富超. 海洋科学数据汇聚共享服务平台建设[J]. 数据与计算发展前沿, 2024, 6(3): 92-98. |
| [12] | 叶旭, 杜一, 崔文娟, 沈俊杰, 谢靖, 王露笛. 机器学习技术在眼健康领域的应用[J]. 数据与计算发展前沿, 2024, 6(2): 117-133. |
| [13] | 陈灿, 朴英超. SDGs科研工作台架构设计与实现[J]. 数据与计算发展前沿, 2024, 6(1): 94-101. |
| [14] | 钟子岳, 朱长昊, 李浚哲, 张美慧. 基于区块链的数据要素可信流通技术综述[J]. 数据与计算发展前沿, 2023, 5(5): 46-62. |
| [15] | 朱明明, 曹无敌, 吴林, 王自溪, 廖琦, 张思, 唐晓, 李杰, 王婧, 王彦棡, 王自发. 基于人工智能与大数据的双碳大气环境信息化应用进展与展望[J]. 数据与计算发展前沿, 2023, 5(3): 2-12. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||
