本書是編者團隊在智慧城市信息安全領域的第三部作品。其中《智慧城市與信息安全》的**版和第2版，受到了廣大讀者，特別是業內專業人士的歡迎。《大數據時代的智慧城市與信息安全》一書則對目前較熱的大數據安全領域進行了重點剖析。本書適合參與智慧城市規劃建設運營的管理人員和信息化從業人員閱讀，也可作為智慧城市與信息安全相關專業的重要參考書。廣大對智慧城市與信息安全等知識感興趣的讀者也可以閱讀本書。

隨著信息技術的迅猛發展，信息技術與經濟社會的交彙融合，引發了數據的爆炸式增長，大數據時代已經到來，全球社會正式進入了“數據驅動”的時代。大數據技術賦予了人類前所未有的對海量數據的處理和分析能力，促使數據成為國家基礎戰略資源和創新生產要素，戰略價值和資產價值急速攀升，運用大數據推動經濟發展、完善社會治理、提升政府服務和監管能力正在成為趨勢，大數據的出現使得“智慧城市”的核心內容建設成為了可能。但是，當數據成為了新的生產資料，在城市發展中發揮著越來越重要的作用時，其安全問題也被進一步的擴大，大數據時代智慧城市的安全建設面臨著越來越嚴峻的挑戰。

範淵，杭州安恆信息技術有限公司董事長兼總裁。範淵先生畢業於美國加州州立大學，獲得計算機科學碩士學位，曾在美國硅谷國際著名安全公司從事多年的技術研發和項目管理，對在線應用安全、數據庫安全和審計、Compliance（如SOX, PCI, ISO17799/27001）有極其深入的研究；是第一個登上全球頂級信息安全大會BLACKHAT（黑帽子）大會進行演講的中國人；承擔多個國家級科技計劃項目，並擁有多項發明專利；所帶領的技術團隊曾承擔北京奧運會、建國60周年、上海世博會、世界互聯網大會、抗戰勝利70周年、G20峰會等重大活動的網絡安保任務。 範淵先生2012年2月入選中組部國家 “千人計劃”，兼職多個技術團體，2014年3月入選國家科技部創新人纔推進計劃“科技創新創業人纔”，還榮獲2015年度中國長三角十大傑出青商，央視“雙創之星”等稱號。

目 錄

本書編委會
序
前 言
目 錄
**部分 大數據驅動下的智慧城市
第1章 大數據升級城市智慧 2
1.1 城市病與信息化機遇 2
1.1.1 城市化帶來的挑戰 2
1.1.2 智慧城市的應運而生 3
1.1.3 大數據城市發展的新引擎 5
1.2 大數據**未來智慧城市建設 6
1.2.1 大數據促進城市治理能力現代化 6
1.2.2 大數據構建民生服務新體繫 8
1.2.3 大數據開啟企業創新發展新格局 9
1.2.4 大數據讓城市生活*加智能 11
1.3 智慧城市“數據大腦”建設 12
1.3.1 城市物聯網建設 13
1.3.2 移動互聯網、下一代互聯網建設 14
1.3.3 基於雲計算的城市數據大腦建設 15
1.3.4 大數據驅動下的城市智能化管理 17
1.4 城市無處不在的網絡安全威脅 18
1.4.1 信息化發展與網絡安全的博弈 18
1.4.2 愈演愈烈的網絡違法犯罪 20
1.4.3 網絡安全是智慧城市健康發展的基石 21
第二部分 大數據時代智慧城市“數據大腦”的安全建設
第2章 城市“數據大腦”的感知繫統——物聯網安全 25
2.1 智慧城市的物聯網應用及發展 25
2.1.1 城市能源管理 26
2.1.2 居住環境安全 27
2.1.3 城市生活、工業廢棄物管理 27
2.1.4 城市交通管理 28
2.1.5 城市應急與執法管理 29
2.1.6 物聯網的發展方向 29
2.2 物聯網安全威脅 30
2.2.1 物聯網安全威脅大事件 30
2.2.2 物聯網安全威脅分析 35
2.3 物聯網安全治理 37
2.3.1 智慧城市下的物聯網安全治理概述 37
2.3.2 物聯網安全目標及防護原則 38
2.3.3 **物聯網安全防御策略 39
2.3.4 我國物聯網安全標準 40
2.3.5 物聯網層次結構及安全模型 41
2.3.6 物聯網安全關鍵技術 45
2.3.7 物聯網的安全體繫設計 52
第3章 城市“數據大腦”的中樞神經繫統——雲計算安全 57
3.1 雲計算是城市數據大腦的核心 57
3.2 雲計算的安全威脅與挑戰 58
3.2.1 雲計算安全威脅 58
3.2.2 雲計算平臺側面臨的威脅 61
3.2.3 雲計算租戶側面臨的威脅 63
3.3 雲計算的安全防護實踐 64
3.3.1 雲安全總體防護目標與原則 64
3.3.2 雲安全總體防護設計思路 66
3.3.2.1 體繫化設計方法 67
3.3.2.2 等級化設計方法 68
3.3.2.3 PDCA管理方法 69
3.3.2.4 總體安全保障體繫框架 70
3.3.3 面向雲平臺側安全體繫 71
3.3.3.1 雲平臺安全體繫架構 71
3.3.3.2 雲平臺安全防護技術要求 72
3.3.4 面向雲租戶側安全體繫 76
3.3.4.1 雲租戶安全體繫架構 76
3.3.4.2 雲租戶安全防護技術 78
第4章 城市“數據大腦”的智慧源泉——數據資源安全 83
4.1 智慧城市的數據資源 83
4.1.1 智慧城市數據資源的特點 83
4.1.2 智慧城市數據資源管理的關鍵問題 84
4.1.2.1 資源整合 84
4.1.2.2 數據建模 86
4.1.2.3 技術平臺 89
4.1.2.4 安全防護 91
4.2 智慧城市數據資源面臨的安全風險 91
4.3 智慧城市數據安全防護思路 93
4.3.1 數據安全的原則和策略 93
4.3.2 總體防護思路 94
4.3.3 安全控制措施 94
4.4 智慧城市數據安全防護實踐 100
4.4.1 安恆大數據安全實踐 100
4.4.2 阿裡雲大數據安全實踐 103
4.4.3 華為大數據安全實踐 105
4.4.4 京東大數據安全實踐 107
4.4.5 中國移動大數據安全實踐 108
4.4.6 IBM大數據安全實踐 110
第5章 城市“數據大腦”的動力繫統——工業互聯網安全 113
5.1 工業互聯網是城市的動力保障 113
5.1.1 工業互聯網基本情況 113
5.1.2 工業互聯網發展現狀 115
5.1.3 工業互聯網與智慧城市 118
5.2 工業互聯網安全威脅與挑戰 120
5.2.1 工業互聯網面臨的安全問題 120
5.2.2 工業互聯網帶來的全新挑戰 123
5.3 工業互聯網安全防護體繫與實踐 125
5.3.1 國外安全防護實踐 125
5.3.1.1 政府以工業控制繫統安全和制造業安全為核心， 推進工業互聯網安全保障 125
5.3.1.2 行業共同協作，促進工業互聯網安全的行業自律和產業推進 126
5.3.2 安全防護整體方案 127
第6章 城市“數據大腦”的安全底線——個人信息和隱私保護 131
6.1 個人信息與隱私 131
6.1.1 個人信息的概念 131
6.1.2 個人信息的分類 132
6.1.3 個人信息、個人數據和隱私的關繫 133
6.2 國外個人信息與隱私保護實踐 135
6.2.1 個人信息保護的法律模式 135
6.2.2 個人信息保護的立法原則 135
6.2.3 美國的個人隱私保護 136
6.2.4 歐盟的個人隱私保護 137
6.3 我國網絡安全法與個人信息保護 140
第7章 區塊鏈技術助力智慧城市建設 143
7.1 日益興起的新技術——區塊鏈 143
7.1.1 區塊鏈技術的發展 143
7.1.2 區塊鏈的概念 144
7.1.3 區塊鏈技術的特點 145
7.2 目前智慧城市建設中面臨的問題 146
7.3 使用區塊鏈技術解決智慧城市中的問題 147
7.3.1 區塊鏈在智慧城市中的基礎應用 148
7.3.1.1 智慧教育 148
7.3.1.2 智慧醫療 148
7.3.1.3 智慧政務 149
7.3.1.4 智慧供應鏈 149
7.3.1.5 智慧交通 149
7.3.2 區塊鏈在智慧城市中應用的*新研究 150
第三部分 數據驅動安全，安全助智慧騰飛
第8章 什麼是大數據分析 153
8.1 數據采集是一切的食糧 153
8.1.1 數據是智慧城市的核心資源 153
8.1.2 數據采集的特點 153
8.1.3 數據采集的設計 154
8.1.4 建設智慧城市數據中心 155
8.2 小數據是試驗田 155
8.2.1 小數據的價值 155
8.2.2 數據分析的實驗技能 156
8.2.3 小數據的局限 157
8.2.4 從小數據走向大數據 157
8.3.3 讓實時大數據交互式分析用上大索引利器 160
8.3.4 智慧城市中必不可少的實時大數據交互式分析 161
8.4 分布式計算不是簡單的1+1=2 161
8.4.1 分布式計算的概念與發展 161
8.4.2 Map-reduce計算框架解析 163
8.4.3 分布式計算環境下各種組件的相互協調作用 164
8.4.4 分布式計算 166
8.5 深度學習有多深 166
8.5.1 深度學習簡介及歷史回顧 166
8.5.2 何為深，深為何 168
8.5.3 深度學習在智慧城市中的應用 174
8.6 大數據技術助推人工智能 174
8.6.1 人工智能的前世今生 175
8.6.2 大數據和人工智能的關繫 177
第9章 大數據分析在網絡安全中的應用 179
9.1 大數據是手段不是目的 179
9.2 大數據是網絡安全的未來 181
9.3 大數據態勢感知保護關鍵網絡應用 183
9.3.1 大數據態勢感知是攻防分析，不是“地圖*” 183
9.3.2 大數據態勢感知是能力落地，不是“看熱鬧” 184
9.3.3 大數據態勢感知是智能安全中心，不是“數據雜燴” 184
9.3.4 態勢感知是手段，核心應用纔是關鍵 184
9.4 大數據建模防御數據洩漏和竊取 185
9.4.1 傳統數據防洩漏方案分析 186
9.4.2 大數據建模防數據洩露方案 187
9.5 利用大數據分析進行反欺詐 188
9.5.1 詐騙與反欺詐 188
9.5.2 電信反欺詐 189
9.5.3 金融反欺詐 189
9.6 借助大數據分析技術保障電子郵件安全 190
**0章 大數據與雲計算融合下的新一代安全防護技術 193
10.1 網絡空間信息普查和風險感知 193
10.1.2 網絡空間元素探測與安全底圖建設 194
10.1.3 安全漏洞探查與驗證 195
10.1.4 0day漏洞精準識別與預警技術 196
10.1.5 安全事件感知技術 197
10.1.6 對暗鏈的識別技術 197
10.1.7 基於大數據的識別釣魚技術 198
10.1.8 多線路網站服務質量監測 198
10.1.9 多維度態勢感知分析技術 199
10.1.10 網絡安全重點事件專題分析 200
10.2 基於機器學習的雲端安全防護 201
10.2.2 基於頁面鏡像的篡改防護與**在線技術 201
10.2.3 漏洞識別與虛擬補丁技術 202
10.2.4 基於大數據技術的攻擊識別與精準攔截 203
10.2.4.1 基於海量日志學習生成正向規則的技術 203
10.2.4.2 基於海量日志學習業務流程生成防跳躍式攻擊規則 204
10.2.5 協同防護技術 205
10.2.5.2 基於訪問行為的情景式防護 206
10.2.5.3 基於信譽評估的防護思路與實踐 208

1.4.3 網絡安全是智慧城市健康發展的基石 伴隨著“互聯網+”戰略的推進以及**“十三五”規劃創新、協調、綠色、開放、共享發展理念的提出，我國智慧城市建設正在加快推進。據統計，截至2015年9月，全國95%的副省級以上城市、76%的地級以上城市，總計約500多個城市提出或在建智慧城市。
由於物聯網、雲計算、大數據、移動互聯網等新一代信息與通信技術在智慧城市中的廣泛應用，使智慧城市信息繫統從孤立向全面互聯互通、數據共享以及萬物互聯的方向發展。智慧城市的建設過程中，要利用**的物聯網感知技術，全面感知城市的要素和運行狀態，要建立人與人、人與物、物與物之間的信息交互及過程，要通過海量數據收集及存儲分析來挖掘繫統間、人與物之間、人與人之間的聯繫規律等，勢必導致智慧城市中存在著大量的信息繫統以及這些繫統中擁有海量的有價值信息，這些信息無疑是城市乃至**的重要戰略資源。如何確保這些數據、信息的安全，是智慧城市建設中務必要謹慎對待的重大問題。其次越來越多的城市基礎設施會與互聯網打通，傳統的較為封閉的工業控制繫統，也會嘗試著互聯網化，這樣一來，傳統的信息安全威脅將擴展到城市基礎設施，可以借助互聯網侵害城市基礎設施的安全，導致智慧城市所面臨的網絡安全風險，不再僅僅是信息洩漏、信息繫統無法使用等“小”問題，而是會對現實世界造成直接的、實質性的影響，如設備運行異常（交通癱瘓、城市運行停滯）、設備運行停滯（停水、停電、停氣、停供暖）、設備損壞（零部件損壞甚至火災事故）、環境污染甚至人員傷亡等。
大數據技術的發展，數據被喻為新時代的石油，是未來重要的生產資源，也是城市智慧升級的催化劑，對**而言，對數據的掌握和利用已成為重塑**競爭優勢、完善**公共治理體繫、提高公共服務能力的關鍵，**競爭力也將部分體現為一國對擁有數據的規模、質量以及運用數據的能力；對企業而言，數據驅動的創新應用成為企業全生產鏈條升級發展的全新模式，數據正在成為社會生產的新**要素。大數據時代下，數據的產生、流通和應用*加普遍化和密集化，數據的集聚和融合使得數據的價值攀升，*可能從海量數據中分析出一些**機密信息和重要敏感信息，因此，對數據安全的防護顯得尤為重要。從**層面而言，數據安全是保障**安全，維護**網絡空間主權，強化相關**事務話語權的工作重點；從企業層面來看，數據安全關繫到商業秘密的規範化管理和合理保護與支配，是企業長久發展不可回避的新階段任務；對於個人而言，數據安全與個人生活息息相關，直接關繫到每位公民的合法權益。大數據時代背景下，新的技術、新的需求和新的應用場景都給數據安全防護帶來全新的挑戰。
一個城市的管理和運營需要科學的決策，通過對大數據的采集、處理、整合、分析和應用，能夠清晰展示城市運行情況、預判發展態勢，為城市管理提供智能決策，是城市走向智慧化的有效途徑。然而，大數據技術及其應用模式也帶來了在數據采集、數據處理、數據存儲、數據共享和內容安全等方面新的安全風險，在智慧城市建設與應用中大數據安全和個人信息保護問題也成為智慧城市安全重點關注解決的問題。目前大數據全生命周期安全保障面臨嚴峻挑戰。在大量數據產生、收集、存儲、管理、分析和共享的過程中，會面臨如數據安全、用戶隱私、商業合作等一繫列問題，這既涉及一些傳統的安全問題，如物理安全、設備安全、網絡安全、主機安全、繫統安全等，也涉及一些新的安全問題，例如，因數據散亂在眾多繫統中，信息來源十分龐雜而帶來的數據收集安全；因數據種類和業務類型眾多而帶來的數據整合和存儲安全；因海量數據的集中存儲而帶來的數據管理安全；因外部需求和用戶隱私而帶來的數據審計和共享的問題等。而現有的數據安全機制並不能滿足大數據安全需求，數據的分布式、精細化處理進一步加大了數據洩漏和用戶隱私的風險，企業存儲的大數據將成為黑客攻擊的顯著目標，並成為**可持續攻擊的載體。
智慧城市整合了政府、金融機構、醫院、運營商、企業等多方面資源，從智能安防到智能電網，從二維碼到移動支付，從微博、微信到各種自媒體，智慧城市民生服務領域不斷擴大，與此同時，信息安全侵害的領域也在不斷擴大。特別是公民個人信息和隱私保護正在成為制約大數據技術發展和智慧城市進步的瓶頸。近年來，我國政府也高度重視數據在經濟新常態中推動**現代化建設的基礎性作用，數據是新治理和新經濟的關鍵，這個判斷已經廣被國人接受。而在所有類型的數據中，個人信息由於能明確指向或可識別出特定個人，具有*大的資產價值。然而在智慧城市建設初期，人們普遍缺乏個人信息保護意識，也缺乏安全防護實踐，同時由於我國在個人信息與隱私保護方面的法律法規尚不完善，使得民生領域個人信息隱私侵害問題變得日益嚴峻。一方面，網上購物、聊天、支付等活動，總會不經意地“出賣”自己的姓名、身份證號、電話、住址等個人隱私信息，隨著居民生活對智能網絡依賴性的增長，個人、家庭的生活信息通過物聯網、社交網絡***暴露，使得個人信息洩漏風險加劇；另一方面，由於法律法規的缺乏，智慧城市應用服務提供商在利益的驅動下可能存在非法的采集用戶的個人隱私信息，非法出賣和利用**規采集的個人信息與隱私數據。一旦個人信息洩漏，被不法分子利用個人信息與特定個人之間的緊密關繫實施各種犯罪，輕則遭遇廣告推銷垃圾短信，重則遭遇金融電信的精準詐騙，導致財產損失，“徐玉玉案”這樣源於個人信息洩漏而導致人身傷亡的慘劇，*給我們敲響了警鐘。
沒有網絡安全，信息化發展越快，造成的危害就可能越大，沒有安全保障的智慧城市建設，也終究像空中樓閣一樣隨時會轟然倒塌。隨著大數據時代的來臨，大數據技術驅動了城市智慧的升級，智慧城市建設迎來了新的篇章，然而智慧城市的健康發展，網絡安全永遠是其重要的基石。大數據環境下智慧城市安全該如何建設，大數據時代的數據安全又該如何保障，如何運用大數據、雲計算等新的信息技術手段去提升智慧城市安全防護的智能化水平，將在後續章節重點講述。