CN101183384B - 处理数据的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

处理数据的一种方法、装置和制成品。优选情况下，所述方法、装置和制成品包括以下步骤：(a)将具有多个标识符的记录接收进计算机系统，所述记录对应于实体；(b)加密所述记录中的一个或多个所述标识符以形成加密记录；(c)根据所述加密标识符和预计算的加密同义词对所述加密记录应用一个或多个加密变型；以及(d)使用所述加密标识符和所述加密变型将所述加密记录与先前存储的数据进行对比，以便使所述加密记录与所述先前存储的数据匹配或相关联。

Description

处理数据的方法和装置
技术领域
本发明涉及处理和检索数据库中的数据，更确切地说，涉及以秘密的和匿名的方式处理和检索数据。
背景技术
在2001年的911事件后，各种团体(如公司、政府机构或自然人)面对着共同的难题：各团体之间如何共享特定信息(如恐怖分子监视名单、黑名单或者实际的或潜在的可疑组织的名单)，而同时又保持这些信息的安全和保密并且与任何无关的信息分离？这些信息将有助于相同的或分开的各种团体检测潜在恐怖分子或其他可疑团体的存在。
不愿贡献或以其他方式公开特定信息时，以及使用和公开特定信息受到法律控制时，有关方面会宣称顾虑为使用该信息的方式会违反隐私权或以其他方式导致对当事方的损害。这样的损害可以包括身份窃取、未授权的直接市场行为、未授权或强迫的政府行为、受保护类别(如种族的、宗教的、性别的、民族的)姿态和歧视、反竞争措施、诽谤以及/或者信用或经济损害。
针对这个难题或需要共享保密数据的任何情况，有益的将是提供一个系统，在该系统中，各种团体可以将数据以下列方式贡献给内部或外部过程即知识库：(a)充分地识别数据中的每个记录(如源和记录号)而不公开任何可识别实体的数据(如名字或社会保险号)；(b)准备数据使得：(i)无论来源如何，相同和相似的数值都能够相比较，(ii)这样的数据能够以标准然而保密的格式传送，以保护数据的保密和安全；(c)在数据仍然处于保密格式的同时将数据与先前贡献的数据进行对比；(d)通过匹配所对比的数据而构建可识别的实体(比如通过采用永久键码并且以可能的化名、地址、号码和/或其他标识信息的保密表达分析和强化该记录)；(e)通过所对比数据的关联性构建相关的实体；以及/或者(f)为适当的团体产生消息(比如以识别若干要素如源和记录号的相关记录)，这样的信息往往以保密方式发送，比如(i)内部传送和/或其至少一条消息是噪声(如不对应某种匹配或关系，而是为了使流量模式分析对应的某种脆弱性最小化而发布的消息)，以及(ii)在这样的消息已经经过可逆的加密算法(如用于提高保密级别但是能够由比如使用解码或解密而复原的编码、加密或其他算法)处理之后。值得注意的是，解密后的消息会包含源和记录号，而不是基本的受保护数值。
当前的系统使用多种手段在各种团体之内或之间以相对保密的方式传递数据。例如，某些当前的系统使用可逆的加密算法修改数据，以便提高某种保密级别并且降低传输期间数据损失的风险，然后再发送数据，并确信接收者将使用相应的解码或解密方法(也就是将编码的/加密的数据复原、返回或修改为表示原始数据格式的算法)解密和理解该数据。不过，一旦数据解密后，这样的数据易于以可能导致严重损坏的方式分析和使用，而这样的损坏是编码/加密过程本来试图预防的。
其他的当前系统往往使用不可逆的加密算法(如单向函数，比如为了提高保密级别而使用但是不可逆的MD-5或其他算法)作为文档签名，以便在各种团体共享文档时使未授权的文档改变可检测。确实，几种现有的不可逆加密算法使数据：(a)无论来源如何，相同数据产生一致的独特值，以及(b)为了保护数据的保密和安全而不可解密和不可逆。使用不可逆的加密算法之后，数据中的任何微小改变(比额外的空格)与没有该微小改变的数据相比都会导致不同的数值，即使该数据在其他方面相同。某些当前的系统采用不可逆的加密算法处理数据的一部分，然后根据一致的处理后数据以一对一的方式对记录进行匹配及合并。例如，医院中的若干当前系统可以通过单向函数处理电子病例中的社会保险号，然后根据处理后的社会保险号，在数据库中以一对一的方式对记录进行匹配及合并。
不过，现有的系统都不能在最小程度上：(a)通过加密算法(如可逆的加密算法，比如编码或解密，或者不可逆的加密算法，比如单向函数)处理了所收到的数据的至少一部分之后，使所收到的数据与数据库中先前存储的数据以一对多或多对多的方式匹配(也就是所收到的数据包含与数据库中先前存储的数据匹配的一个或多个记录，数据库中先前存储的匹配的数据包含不止一个先前收到的记录)，从而限制了现有系统在数据仍然处于保密格式的同时基于可识别实体的能力；(b)超越初始的匹配过程，以分析在初始的匹配中是否获得了任何附加信息，然后根据该附加信息与数据库中先前存储的其他数据匹配，进一步限制了当前系统构建可识别实体的能力；(c)采用本段中(a)和(b)中所确认功能的全部或一部分，不仅匹配相同的实体，而且使确定了以某种方式相关的多个实体相关联(如航班预约名单上的某旅客是航班监视名单上某自然人的室友)；以及/或者(d)发布多条消息，其中所述多条消息中至少一条仅仅是噪声。
就此及另外，现有的系统都不能使用加密算法共享和对比保密数据(包括而不限于通过在加密格式中留下个人可识别的信息)、构建可识别的或相关的实体以及以保持原始数据安全和保密的某种方式向适当的实体发送消息。
本发明是为了针对这些和其他问题。确切地说，本发明通过加密后的同义词表计算相似度，而之前最好的实践涉及变型的先验生成并包括原始记录中的这些变型。
发明内容
为了克服以上介绍的现有技术中的限制，以及克服阅读和理解了本说明书后将变得显而易见的其他限制，本发明公开了处理数据的一种方法、装置和制成品。优选情况下，所述方法、装置和制成品包括以下步骤：(a)将具有多个标识符的记录接收进计算机系统，所述记录对应于实体；(b)加密所述记录中的一个或多个所述标识符以形成加密记录；(c)根据所述加密标识符和预计算的加密同义词对所述加密记录应用一个或多个加密变型；以及(d)使用所述加密标识符和所述加密变型将所述加密记录与先前存储的数据进行对比，以便使所述加密记录与所述先前存储的数据匹配或相关联。
使用加密同义词表来应用所述加密变型。通过使用加密算法处理同义词表而创建所述加密同义词表，其中所述同义词表包括所述变型。在一个实施例中，所述变型可以包括名字根、出生日期序位改变、近音等效、语言音译或其他同义词。
所述加密记录与所述先前存储的数据的对比也可以包括向所述加密记录分配永久键码的步骤。当所述加密记录与所述先前存储的数据匹配时所述永久键码反映了已有实体。作为替代，当所述加密记录与所述先前存储的数据不匹配时所述永久键码反映了新实体。无论在哪种情况下，都通过使用所述加密标识符和加密变型而不使用预匿名变型，使用模糊匹配将所述加密记录与所述先前存储的数据进行匹配。
附图说明
图1是根据本发明优选实施例的数据处理系统的框图，用于处理进入数据库前和其中的数据；
图2是流程图，展示了所述系统在接收记录然后处理每个收到的记录时执行的步骤；
图3是流程图，展示了所述系统在分析和强化所收到记录的多个标识符中一个或多个时执行的步骤；
图4是流程图，展示了所述系统在产生和加密变型的过程中执行的步骤。
具体实施方式
虽然本发明允许多种不同形式的实施例，但是在附图中显示并将在本文中详细介绍其特定实施例。应当理解，本公开应当被视为本发明原理的范例，而不是要将本发明限于所展示的特定实施例。
系统描述
图1是根据本发明优选实施例的数据处理系统10的框图，用于处理进入数据库前和在数据库中的数据。系统10包括至少一台常规计算机12，它具有处理器14和存储器16。存储器16既用于存储可执行的软件以运行系统10，也用于存储数据库和随机存取存储器中的数据。计算机12以若干记录的形式从一个或多个源181-18N接收数据，然后处理每个所收到的记录，正如下面更详细的介绍。软件存储在存储器16中，并由处理器14处理或实施。
来自源181-18N数据包括具有多个标识符的一个或多个记录。每个记录都对应一个或多个实体。所述一个或多个实体可以是自然人、组织机构、个人财产、不动产、蛋白质、化学或有机化合物、生物测定或原子结构，或者能够由识别数据表示的其他物品。例如，包含用于名称、雇主名称、家庭住址、工作地址、工作电话号码、家庭电话号码、轿车牌照号码、轿车类型和社会保险号的标识符，至少可以对应以下实体：(a)自然人、(b)组织机构(如雇主或航空公司)以及/或者(c)财产(如轿车)。
因此，使用标准的编程和/或工程技术可以将本发明实施为方法、装置或制成品，以生产出软件、固件、硬件或其任何组合。本文使用的术语“制成品”(或作为替代，“计算机程序产品”)力图包含从任何计算机可读设备或介质可访问的计算机程序。当然，本领域技术人员将认识到，对这种配置可以进行许多修改而不脱离本发明的范围。
本领域技术人员将认识到，图1展示的示范实施例并非力图限制本发明。本领域技术人员确实将认识到，也可以使用其他替代硬件环境而不脱离本发明的范围。
接收或处理记录
图2是流程图，展示了所述系统10从源181-18N接收记录然后处理每个收到的记录时执行的步骤。
方框20表示系统10从源181-18N将一个或多个记录接收进计算机系统10，每个记录都具有多个标识符。在这个实施例中，所收到的记录对应于实体。
如果所收到的记录不是标准格式(如XML)，那么方框22表示系统10将收到的记录转换为标准格式。
方框24表示系统10对记录与源181-18N的进行标识、分配或以其他方式归属(如确认该记录处于即属于源181-18N的一个或多个标识符，比如该记录的一个或多个主键，比如组织机构ID、系统ID和记录ID)，其中归属所收到记录之源的标识符称为“属性数据”。作为替代，常常使用编码的交叉引用表，从而用属性键表示属性数据，并在需要时使用属性键定位所述属性值。
方框26表示系统10通过分析和强化记录中的多个标识符中的一个或多个而处理收到的记录，其中所述记录的受到分析和强化的若干标识符称为“强化数据”。图3将更详细地介绍这个方框。
方框28表示系统10执行加密算法，将记录中的一个或多个标识符加密或匿名化形成加密记录。确切地说，这个步骤表示系统10通过一种或多种加密算法处理了全部或部分强化数据和可选地全部或部分属性数据，可以包括使用保护和保密所用的密钥，比如：
(a)利用不可逆的加密算法(如单向函数)处理可识别实体的强化数据(所述不可逆处理的数据是“匿名化记录”)，其中所述密钥是对抗字典攻击的“salt”数值；以及
(b)常常利用可逆的加密算法(如加密或编码)处理属性数据，其中可逆处理的数据称为“受保护的属性数据”，其中所述密钥是展示该数据记录拥有者必须的解密密钥。
方框30表示系统10向若干匿名化标识符应用来自加密同义词表32的一个或多个加密变型，以便包括在加密记录中，其中所述加密变型是匿名化变型。确切地说，图4中将更详细地说明的这个方框基于预计算的加密同义词应用加密变型，以便包括匿名化数据。
方框34表示系统10使匿名化数据和受保护的属性数据结合，其中结合的匿名化数据和受保护属性数据称为“结合的数据”。注意，这种结合的数据还可以通过可逆的加密算法进一步地处理。
方框36表示系统10处理结合的数据和/或将其保存在知识库中。
注意，这种知识库可以存储在存储器16中的某位置，也可以存储在系统10或其他设备上更多的本地或远程存储器位置。知识库的位置确实可以不太重要，因为知识库中的结合数据将是安全保密的格式。不仅如此，在这个实施中，只有属性数据才允许从结合数据逆转(如解密或解码)。因此，即使未授权方有能力逆转属性数据，这样的未授权方也将无法访问、读取或者以其他方式评价匿名化数据。不过，结合数据的整体可以用于对比和身份识别或相关目的，同时保持保密性。
方框36还表示系统10使用所述加密标识符和所述加密变型将所述加密记录与计算机系统中先前存储的数据进行对比，其中将所述加密记录与例如所述先前存储的数据进行了匹配，以便判断它们是否反映同一实体。在这点上，将结合数据与先前存储的数据(比如来自其他源和可能的存储数据仓库)进行了对比，并且使之与反映同一或相关实体的任何数据匹配。
此外，方框36可以表示系统10存储结合数据以及任何产生的关系和/或匹配，并且响应所产生的关系和/或匹配，根据用户定义的规则，选择地发送一条或多条消息，比如(i)基于设定的间隔，(ii)常常包括仅是噪声的消息，使通信量分析攻击最小化，(iii)关于真实消息，从匹配数据中识别受保护的属性数据。
分析和强化记录
图3是流程图，展示了系统10在分析和强化所接收的记录的多个标识符中一个或多个时执行的步骤，其中所述记录的受到分析和强化的若干标识符称为“强化数据”。确切地说，这幅流程图展示了系统10为执行几种功能，在将所收到记录的至少部分标识符与用户所定义的准则和/或规则进行对比时执行的步骤，其阐明如下：
方框38表示系统10执行地址筛选(address hygiene)(如与邮政递送标准相比)。
方框40表示系统10执行位置地理编码(如判断地理位置，比如纬度和经度座标)。
方框42表示系统10执行字段测试和转换(如比较性别字段确认M/F并可能将Male转换为M)。
方框44表示系统10执行用户定义的格式化(如将全部社会保险号格式化为999-99-9999的格式)。
方框46表示系统10通过使系统10访问一个或多个数据库补充所收到的记录(它可能包含先前识别的处理，从而使系统以串联方式访问其他数据库)，以搜索附加的数据。
方框48表示系统10向收到的记录增加附加的数据(它可以提交为用于接收和处理的新记录)。
方框50表示系统10创建和包括用于随后加密算法的散列关键字。该散列关键字可以包含由收到记录中的一定数据的组合，例如，名字根的前三个字母、姓的前四个字母和社会保险号的后五位数。
任何新的、修改或强化的数据都能够存储在新创建的字段中，以保持原始数据的完整性。通过分析和强化每个记录中的若干标识符，同一实体对应的标识符更有可能相匹配(或者通过原始标识符或者通过新的、修改或强化的数据)。
变型的生成
图4是流程图，展示了所述系统10在产生和加密变型时执行的步骤(如共用值的替代或拼错)，以便包括加密记录中的匿名化数据。这就在匿名域中提供了强化的模糊匹配，换言之，不使用预匿名变型的匿名后模糊比较。
本发明在变型匿名化之后应用它们。先前的匿名技术在变型匿名化前应用它们，比如由Jeffrey J.Jonas在2003年11月6日提交的美国实用新型专利申请序列号10/702,624中的介绍，标题为“CONFIDENTIAL DATA SHARING AND ANONYMOUS ENTITYRESOLUTION”，代理机构卷号SVL920050502US2(30571.301-US-U1)，该申请在2004年10月21日发表为美国专利公开号2004-0210763，并且该申请根据35 U.S.C.§119(e)要求由Jeffrey J.Jonas在2002年11月6日提交的美国临时专利申请序列号60/424,240的优先权，标题为“CONFIDENTIAL DATA SHARING ANDANONYMOUS ENTITY RESOLUTION”，代理机构卷号SVL920050502US2(30571.301-US-P1)，这些申请的内容在此引用作为参考。
例如，先前的匿名化技术为了名字标准化在匿名化前应用变型(如将输入名字与根名字列表进行对比，以便标准化输入名字)。结果，输入的“Bob”被扩展为包括了“Robert”，然后两个值都被匿名化了(如不可逆的加密)。这对系统10产生了额外工作，扩大了所提交记录的尺寸，需要更多空间，并且当预处理规则改变时(如名字根表更新时)，各方都必须重新处理其记录。
另一方面，本发明提供的替代方案解决了某些模糊匹配的情况(未完全否定当前的技术，而是增强它们)，包括对主值和根值(如名字、出生日期的日/月等)都进行加密或匿名化，产生了加密同义词表。
例如，假设“bob”、“bobby”和“robert”按以下方法加密或匿名化：
bob    (加密)＝＞   rx11y
bobby  (加密)＝＞   77ef
robert  (加密)＝＞  c676
首先创建同义词表(也称为等效表或类似表)，它使“bob”与“robert”相关联，“bobby”与“robert”相关联，然后使用方框30中应用变型过程期间使用的不可逆加密算法(如单向函数)对同义词表加密，其中加密同义词表内的变型用于强化加密记录。
使用加密同义词表时应用的加密变型如下：
rx11y    (变型)＝＞    c676    (即bob＝＞robert)
77ef     (变型)＝＞    c676    (即bobby＝＞robert)
不过，本发明不需要使用与强化数据所用的相同密钥(如“salt”、可交换加密或其他加密技术的任何组合)预计算加密同义词表。相反，本发明将用于加密变型，比如加密的名字根、出生日期序位改变、近音等效等。
因此，在一个实施例中，方框52表示系统10创建包括变型的同义词表。该同义词表可以包含的变型包括主值，比如名字根、出生日期序位改变、近音等效等。这些和评价类型易于相同的其他类型加载进同义词表中。
方框54表示系统10通过加密或匿名化同义词表中包含的变型而预处理同义词表以创建加密同义词表32。随后，作为图1中方框30的一部分，系统10使用加密同义词表32，对全部或部分匿名化的数据应用加密变型，以便包括匿名化的数据。
将结合的数据与先前存储的数据对比
如上所述，在图2的方框34和36中，系统10对比结合的数据与先前存储的数据，匹配任何反映同一或相关实体的数据，存储所述结合的数据以及任何产生的关系和/或匹配，并且响应所产生的关系和/或匹配，可选地发送一条或多条消息。
例如，表示自然人类型实体社会保险号的标识符有助于实体之间的区分。在这点上，系统10在进行对比和匹配时将判断该标识符是否在实体之间普遍地可区分。不过，如果系统10判定该标识符不能视为普遍地可区分的标识符，那么系统10停止基于该标识符的匹配，并且可以对基于该标识符匹配过的先前记录去匹配。
由Jeffrey J.Jonas在2003年11月6日提交的美国实用新型专利申请序列号10/702,624的图4-图7更详细地介绍了这些步骤，标题为“CONFIDENTIAL DATA SHARING AND ANONYMOUS ENTITYRESOLUTION”，代理机构卷号SVL920050502US2(30571.301-US-U1)，该申请在2004年10月21日发表为美国专利公开号2004-0210763，并且该申请根据35 U.S.C.§119(e)要求由Jeffrey J.Jonas在2002年11月6日提交的美国临时专利申请序列号60/424,240的优先权，标题为“CONFIDENTIAL DATA SHARING ANDANONYMOUS ENTITY RESOLUTION”，代理机构卷号SVL920050502US2(30571.301-US-P1)，这些申请的全部内容在此引用作为参考。
结论
本节对本发明优选实施例的说明作出结论。下面介绍了实现本发明的某些替代实施例。例如，任何类型的计算机，比如大型机、小型机或个人计算机，或者计算机配置，都能够用于本发明。此外，许多类型的数据库都能够获益于本发明。
例如，本文介绍的技术可以由任何数目的不同的数据处理程序(如语义协调、关系认知、数据挖掘、模式识别、分析、译码、其他数据转换)使用。任何匿名化匹配引擎以及合并在“匿名化数据空间中分析“技术类别中的全部产品确实都能够获益于本发明。一般来说，检验匿名化数据匹配的任何服务都能够获益于这种技术。
已经对本发明的实施例做出的以上说明是为了展示和说明之用，并非试图面面俱到或将本发明严格局限在所公开的形式。受益于以上教导，许多修改和变化都是可能的。本发明并非试图受到这份详细说明的限制，而是试图受到其附带的权利要求书的限制。

Claims (20)

1.一种处理数据的方法，包括：
(a)将具有多个标识符的记录接收进计算机系统，所述记录对应于实体；
(b)加密所述记录中的一个或多个所述标识符以形成加密记录；
(c)利用来自预计算的加密同义词表的加密同义词对所述加密标识符应用一个或多个加密变型，以便被包括在加密记录中；以及
(d)使用所述加密标识符和所述加密变型将所述加密记录与先前存储的数据进行对比，以便使所述加密记录与所述先前存储的数据匹配或相关联。
2.根据权利要求1的方法，进一步包括将所述记录转换为标准化消息格式的步骤。
3.根据权利要求1的方法，进一步包括根据用户定义的标准通过格式化所述标识符来强化所述记录的步骤。
4.根据权利要求1的方法，其中，将所述加密记录与所述先前存储的数据进行对比的所述步骤进一步包括：向所述加密记录分配永久键码的步骤。
5.根据权利要求4的方法，其中，当所述加密记录与所述先前存储的数据匹配时所述永久键码反映已有实体。
6.根据权利要求4的方法，其中，当所述加密记录与所述先前存储的数据不匹配时所述永久键码反映新实体。
7.根据权利要求1的方法，其中，通过使用所述加密标识符和加密变型而不使用预匿名的变型，来使用模糊匹配对所述记录与所述先前存储的数据进行匹配。
8.根据权利要求1的方法，其中，加密变型包括名字根、出生日期序位改变、近音等效、语言音译、方格坐标或其他同义词。
9.根据权利要求1的方法，其中，使用加密同义词表来应用所述加密变型，所述加密同义词表是使用加密算法处理同义词表而创建的。
10.根据权利要求9的方法，其中，所述同义词表包括所述变型。
11.一种处理数据的装置，包括：
(a)用于将具有多个标识符的记录接收进计算机系统的装置，所述记录对应于实体；
(b)用于加密所述记录中的一个或多个所述标识符以形成加密记录的装置；
(c)用于利用来自预计算的加密同义词表的加密同义词对所述加密标识符应用一个或多个加密变型以便被包括在加密记录中的装置；以及
(d)用于使用所述加密标识符和所述加密变型将所述加密记录与先前存储的数据进行对比，以便使所述加密记录与所述先前存储的数据匹配或相关联的装置。
12.根据权利要求11的装置，进一步包括将所述记录转换为标准化消息格式的装置。
13.根据权利要求11的装置，进一步包括根据用户定义的标准通过格式化所述标识符来强化所述记录的装置。
14.根据权利要求11的装置，其中，所述将所述加密记录与所述先前存储的数据进行对比的装置进一步包括：向所述加密记录分配永久键码的装置。
15.根据权利要求14的装置，其中，当所述加密记录与所述先前存储的数据匹配时所述永久键码反映已有实体。
16.根据权利要求14的装置，其中，当所述加密记录与所述先前存储的数据不匹配时所述永久键码反映新实体。
17.根据权利要求11的装置，其中，通过使用所述加密标识符和加密变型而不使用预匿名的变型，来使用模糊匹配对所述记录与所述先前存储的数据进行匹配。
18.根据权利要求11的装置，其中，加密变型包括名字根、出生日期序位改变、近音等效、语言音译或其他同义词。
19.根据权利要求11的装置，其中，使用的加密同义词表来应用所述加密变型，所述加密同义词表是使用加密算法处理同义词表而创建的。
20.根据权利要求19的装置，其中，所述同义词表包括所述变型。
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