第一部分 概述

数据脱敏是一种重要的数据安全技术，它通过特定的算法对敏感数据进行变形或替换，以保护个人隐私和企业机密，同时允许数据在开发、测试、分析等环境中使用，而不会带来安全风险。数据脱敏，也称为数据去隐私化，是指在给定脱敏规则和策略的情况下，对敏感数据（如手机号、银行卡号等）进行转换或修改的技术手段，防止敏感数据直接在不可靠的环境下使用。

数据脱敏分为静态数据脱敏（SDM）和动态数据脱敏（DDM）：

• 静态数据脱敏：适用于将数据从生产环境抽取出来后，在非生产环境中使用，如测试、开发、培训、数据分析等场景。
• 动态数据脱敏：适用于生产环境，能够在访问敏感数据时实时进行脱敏处理，根据不同角色和权限执行不同的脱敏方案。

数据脱敏的实现方式

• 使用脚本进行脱敏：早期用户通过编写代码或脚本来实现数据的脱敏变形，例如将敏感信息替换为其他信息。
• 使用专业数据脱敏产品：随着信息化管理的完善和数据使用场景的复杂化，专业的数据脱敏产品因其高效性和准确性而成为主流选择。
• 基于规则的脱敏：数据脱敏可以根据业务需求自行定义和编写脱敏规则，支持对特定敏感字段进行不落地脱敏。
• 数据脱敏算法：包括替换、无效化、随机值、数据替换、对称加密、平均值处理、偏移和取整等。

数据脱敏的价值

• 防止组织内部对隐私数据的滥用。
• 防止隐私数据在未经脱敏的情况下从组织流出。
• 满足企业保护隐私数据和保持监管合规的需要。
• 降低数据泄露风险，提高数据的安全性。
• 允许在保护隐私的前提下，对数据进行分析和使用，支持企业业务的连续性和创新。
• 数据脱敏是企业数据安全管理不可或缺的一部分，对于保护个人隐私和企业数据资产具有重要意义。

第二部分 Java中使用Jackson实现数据脱敏

2.1 常用数据脱敏规则

• 姓名: 两个字名称保留姓，名部分使用*替换，三个字(含)保留首尾两个字，其余部分使用*替换
• 身份证号: 保留前6位与后3位，中间部分使用*替换
• 手机号: 保留前3位与后4位，中间部分使用*替换
• 邮箱: 保留前2位与@(含)后内容，中间部分使用*替换
• 银行卡: 保留前4位与后4位，中间部分使用*替换

基于上述规则，将脱敏规则定义为枚举，示例代码如下：

java
/**
 * 敏感信息策略
 */
public enum SensitiveStrategy {

    /**
     * 姓名
     */
    CHINESE_NAME(s -> s.replaceAll("(\\S)\\S(\\S*)", "$1*$2")),
    /**
     * 身份证号
     */
    ID_CARD(s -> s.replaceAll("(\\d{6})\\d{9}(\\w{3})", "$1*********$2")),
    /**
     * 手机号
     */
    PHONE(s -> s.replaceAll("(\\d{3})\\d{4}(\\d{4})", "$1****$2")),
    /**
     * 邮箱
     */
    EMAIL(s -> s.replaceAll("(\\w{2})\\w*(@[\\w|\\.]*)", "$1****$2")),
    /**
     * 银行卡
     */
    BANK_CARD_NO(s -> s.replaceAll("(\\w{4})\\w*(\\w{4})", "$1********$2")),

    /**
     * 自定义
     */
    CUSTOM(s -> s);

    private final Function<String, String> desensitizer;

    private SensitiveStrategy(Function<String, String> desensitizer) {
        this.desensitizer = desensitizer;
    }

    public String desensitized(String value) {
        return this.desensitizer.apply(value);
    }
}

在上述示例代码中，处理定义的几种脱敏规则，额外增加了CUSTOM用于标识当现有规则不满足时的自定义处理。

2.2 Jackson脱敏实现

在Jackson中支持用户自定义序列化，在脱敏实现中，针对不同的规则编写不同的序列化类显然是比较繁琐的，可以借助自定义注解的形式动态使用上一节中的脱敏规则枚举，在需要进行脱敏的字段上只需要添加脱敏注解即可。

接下来编写用于脱敏所需的注解，示例代码如下：

java
@Retention(RUNTIME)
@Target({ ElementType.FIELD, ElementType.METHOD, ElementType.TYPE })
@JacksonAnnotationsInside
@JsonSerialize(using = SensitiveSerializer.class)
public @interface Sensitive {
    SensitiveStrategy value();

    String regex() default "";

    String replacement() default "";
}

在脱敏注解中包含三个字段：

• value: 表示使用的脱敏规则
• regex: 当脱敏规则为CUSTOM时必填，用于定义自定义脱敏规则的正则表达式
• replacement: 当脱敏规则为CUSTOM时必填，用于定义自定义脱敏规则的替换表达式

最后需要实现脱敏注解中使用的JsonSerialize注解对应的SensitiveSerializer实现，具体的脱敏逻辑应该在此类中处理，示例代码如下：

java
public class SensitiveSerializer extends StdScalarSerializer<String>
        implements ContextualSerializer {
    private Sensitive sensitive;

    public SensitiveSerializer(Sensitive sensitive) {
        super(String.class);
        this.sensitive = sensitive;
    }

    public SensitiveSerializer() {
        super(String.class);
    }

    @Override
    public void serialize(String value, JsonGenerator gen, SerializerProvider provider) 
            throws IOException {
        if (sensitive == null) {
            gen.writeString(value);
            return;
        }
        SensitiveStrategy strategy = sensitive.value();
        if (SensitiveStrategy.CUSTOM == strategy) {
            gen.writeString(value.replaceAll(sensitive.regex(), sensitive.replacement()));
            return;
        }
        gen.writeString(strategy.desensitized(value));
    }

    @Override
    public JsonSerializer<?> createContextual(SerializerProvider serializers, BeanProperty property)
            throws JsonMappingException {
        if (property == null) {
            return serializers.findNullValueSerializer(property);
        }
        // 非 String 类直接跳过
        if (Objects.equals(property.getType().getRawClass(), String.class)) {
            Sensitive sensitive = property.getAnnotation(Sensitive.class);
            if (sensitive == null) {
                sensitive = property.getContextAnnotation(Sensitive.class);
            }
            if (sensitive != null) {
                return new SensitiveSerializer(sensitive);
            }
        }
        return serializers.findValueSerializer(property.getType(), property);
    }
}

观察SensitiveSerializer的实现，与传统的自定义序列化不同，SensitiveSerializer实现了ContextualSerializer接口，该接口中定义了createContextual方法用于在序列化的时候，根据属性的脱敏注解动态创建实际的脱敏序列化实现。

最后，编写测试实体类对上述逻辑进行测试验证：

java
@Data
@Accessors(chain = true)
public static class User {
    @Sensitive(SensitiveStrategy.CHINESE_NAME)
    private String name;
    @Sensitive(SensitiveStrategy.ID_CARD)
    private String idCardNo;
    @Sensitive(SensitiveStrategy.PHONE)
    private String phone;
    @Sensitive(SensitiveStrategy.EMAIL)
    private String email;
    @Sensitive(SensitiveStrategy.BANK_CARD_NO)
    private String bankCardNo;
}

@Test
public void testSensitive() throws Exception {
    ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
    mapper.configure(SerializationFeature.INDENT_OUTPUT, true);
    User user = new User()
        .setName("蒋固金")
        .setIdCardNo("320324123456781452")
        .setPhone("15111111111")
        .setEmail("1013195469@qq.com")
        .setBankCardNo("6225881304837593");
    System.out.println(mapper.writeValueAsString(user));
}

运行示例代码观察控制台输出

{
  "name" : "蒋*金",
  "idCardNo" : "320324*********452",
  "phone" : "151****1111",
  "email" : "10****@qq.com",
  "bankCardNo" : "6225********7593"
}