信息安全的期末大作业，是由小组共同完成一篇关于信息安全类的期末课设。我们组选择了数据匿名化的方法研究与应用，而我主要负责的是用C语言代码实现数据匿名化处理。
什么是数据匿名化？
数据匿名化是实现隐私保护的一个有效手段,其基本思想是通过改变 (概化或者隐藏)原始数据中的部分数据,使改变后的数据无法和其他信息相结合,推理出关于任何个人的隐私信息。
用C语言实现数据匿名化，分别从字符串中的每个字符替换为随机数
（1） 字符串中的每个字符替换为随机数
以下代码中，我们定义了一个 generate_random_number 函数来生成随机数，并且定义了一个 anonymize 函数来实现字符串的数据匿名化。具体实现过程如下：
定义随机数生成函数 generate_random_number，该函数使用时间作为随机数种子，以确保每次生成的随机数都不同。定义 anonymize 函数，该函数接受两个字符数组作为参数。其中第一个参数是需要被匿名化处理的原始数据，第二个参数用于存储匿名化处理后的数据。该函数使用 for 循环遍历原始数据，通过 generate_random_number 函数生成随机数，将该随机数转换为字符类型，存储到新的字符串中。
在主函数中，我们通过 fgets 函数获取输入的原始数据，并通过 anonymize 函数生成匿名化后的数据，并通过 printf 函数输出匿名化后的结果。但是该代码示例中的匿名化算法仅实现了将字符串中的每个字符替换为随机数的简单操作，实际应用中需要根据具体情况制定更严密的算法以实现更有效的数据隐私保护。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#define MAX_LEN 64
int generate_random_number() {
// 使用时间作为随机数种子
srand(time(NULL));
int rand_num = rand() % 100000;
return rand_num;
}
void anonymize(char* src, char* dest) {
int len = strlen(src);
for (int i = 0; i < len; i++) {
int rand_num = generate_random_number();
dest[i] = (char)rand_num;
}
}
int main() {
char data[MAX_LEN];
// 获取数据
printf("请输入需要匿名化的数据：\n");
fgets(data, MAX_LEN, stdin);
// 匿名化处理
char anonymous_data[MAX_LEN];
anonymize(data, anonymous_data);
// 输出匿名化结果
printf("匿名化后的数据为：\n");
printf("%s", anonymous_data);
return 0;
}运行截图：
（2）含敏感信息的文本
对于这类数据，可以采用部分替换的方式，即将字符串中的敏感信息替换为特殊字符。例如，我们可以将密码中的数字部分替换为字符 “*”，这样可以保留原始数据的部分特征，同时最大程度地去除敏感信息。示例代码如下：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
char* sensitive_words[] = {"password", "credit card"};
int main() {
char line[1024];
fgets(line, sizeof(line), stdin);
for(int i = 0; i < sizeof(sensitive_words)/sizeof(sensitive_words[0]); i++){
char* word = sensitive_words[i];
int len = strlen(word);
int start = 0;
char* pos = strstr(line, word);
while(pos != NULL){
int end = pos - line;
printf("%.*s", end - start, line + start);
for(int j = 0; j < len; j++){
printf("*");
}
start = end + len;
pos = strstr(line + start, word);
}
printf("%s", line + start);
}
return 0; 运行截图：
（3）时间类型数据
对于时间类型的数据（如出生年月、注册时间等），可以通过 “泛化” 或 “交叉” 等方式进行匿名化。其中泛化是指将原始时间数据转换成某种特定的时间单位（如年、季度、月等）作为匿名化后的数据，交叉则是将原始时间数据按照某种规则进行拆分，然后将其互相交叉组合以得到匿名化后的数据。示例代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
time_t value = time(NULL); // 获取当前时间
struct tm* timeInfo = localtime(&value); // 转换为struct tm结构体
// 将年份、月份、日等信息设置为随机数
timeInfo->tm_year = rand() % 100;
timeInfo->tm_mon = rand() % 12 + 1;
timeInfo->tm_mday = rand() % 31 + 1;
timeInfo->tm_hour = rand() % 24;
timeInfo->tm_min = rand() % 60;
timeInfo->tm_sec = rand() % 60;
// 将匿名化后的时间转换为时间戳
time_t anonymizedTime = mktime(timeInfo);
printf("原时间戳： %ld\n", value);
printf("匿名化后的时间戳： %ld\n", anonymizedTime);
return 0;
}运行截图：
这种简单的匿名化方法并不能完全保证数据的安全，因为数据可以被破解还原，比如可以进行暴力破解，追溯上下文等方式。如果需要更加安全的数据处理，可以考虑使用加密、混淆等更加复杂的算法，同时配合使用访问控制、数据脱敏等技术来保护数据的安全。
time_t类型的值表示自1970年1月1日0时0分0秒以来经过的秒数，但不同的系统对时间存储方式的实现可能不同，具体可以参考time.h头文件的说明。
struct _tm结构体中的年份表示的是距离1900年的年数，比如如果设置为70表示1970年，但这一值会被mktime()函数自动转换为自1970年的秒数。
在生成随机数时，需要注意溢出问题，随机数的范围也需要根据实际情况进行设置。
实验心得：在这个大数据时代，新数据采集、存储、计算能力，都比过去大幅提升了。这种能力，让过去传统意义上的匿名化受到很大挑战。但也不用过于担心，因为技术永远在发展，人类可以找到更好的方案。从信息的角度看，隐私和数据价值挖掘是一对矛盾。安全和方便永远是矛盾的，隐私的保护不仅仅是数据的属性，同时也是算法的属性。单单把一些信息隐藏起来，并不能满足隐私保护的需求，我们还需要从算法上想办法。新技术手段提供了可能的解决方案，但目前大部分还停留在实验室阶段。最后，如履薄冰，谨慎前行，我们每一步都是在往前探索新的一步，但是每一步都非常的小心。
