面向外包空间数据库的查询验证机制设计实现

针对因外包数据库中数据基数大、身份特征难提取,导致的查询验证效率低、误差过大的问题,设计一种基于Hilbert曲线的查询验证机制。采用Hilbert曲线建立分析函数,线性贯穿二维、三维甚至更高维度的离散单元,描述外包空间数据库中数据在每个查询点的线性变化,将变化值映射到不同维度空间中,分别计算验证签名变化情况。求解数据在外包空间数据库中关键词权重,定义其为查询比对阈值,设定数据库中存在数据变换表,建立认证树,将计算得到的待验证数据节点权重输入至认证树中,查找对应信息,设定验证范围完成查询验证。实验结果表明,所提方法查询验证所需运算代价最小,在同等条件下验证耗时最少,验证结果与源数据存在高度一致性。

外包数据库中数据加密的设计和实现

加密技术是保护外包数据库中数据安全的一种有效方法,但如何对加密数据进行高效查询是一个热点,引起了研究界的重视。针对这个问题,提出了一种基于DBMS内核的加密模式,通过安全字典和SQL语句的扩展,实现数据的加密存储和高效查询。实验证明了该方法的有效性和可行性。

外包数据库系统安全机制研究

在外包数据库系统模式下,组织将数据库业务外包给外部数据库服务器运行,外包服务提供者为数据拥有者及数据库用户提供远程的数据库创建、存储、更新与查询服务。由于外包服务器本身并非完全可信,外包数据库系统带来了一系列安全问题。本文讨论了数据库安全体系的分类,探讨了外包数据库的基本结构,综述了外包数据库在数据加密、密文查询策略、隐私保护、数据完整性验证及基于数据库水印技术的数据库版权保护等安全机制方面的研究现状,介绍了其研究进展,并展望了安全外包数据库系统的发展方向。研究认为,整合多种安全机制,兼顾安全性和可用性两方面的合理需求,是构建外包数据库系统的技术关键。

基于数字水印的外包数据库查询验证

外包数据库的查询验证,是指客户端对外包数据库的数据来源真实性、查询运算正确性及查询结果完整性的验证。提出一种基于脆弱型数字水印对外包数据库查询的真实性进行验证的解决方案。在密钥的控制下,以混沌方程产生随机二值序偶作为水印信号并确定其嵌入方式,通过修改数值型属性低位数字的奇偶性嵌入水印,通过对数据库查询结果运行水印检测算法进行查询验证。该方法具有冗余存储量与网络附加负载小、隐蔽性好、能同时实现篡改定位等优点。

外包数据库模型中文本数据的完整性检测方案

数据库服务外包是近几年兴起的一种新的数据库应用模式.外包数据库模型中数据的完整性检测是为了防止外包数据库提供商内部和外部人员对数据库内容篡改,保证查询者获得正确查询结果的一种手段.现有的完整性检测方法都是针对关系型数据库中的结构化数据,对于文本这种非结构化数据目前还没有成型的解决方案.为了完善外包数据库模型中数据完整性检测技术,提出了一种基于数字指纹的文本数据的完整性检测方案,该方案不仅可以检测文本数据的完整性,还可以对被篡改数据的位置进行精确定位;提出了两种指纹管理方案,对两种方案的安全性进行了分析;最后通过理论分析和实验验证了该文本数据完整性检测方案的准确性和有效性.

一种服务器透明的外包数据库查询验证方法

查询验证作为外包数据库(ODB)重要安全需求之一,旨在向用户证明其所得查询结果集的正确性与完备性.目前大多数查询认证方法以服务器为验证中心,这不仅需要扩展数据库服务器功能,而且增加了服务器负担.提出一种服务器透明模式的查询验证方法(签名链,简称CES),将验证对象(VO)嵌于外包数据库表内部,数据库服务器通过常规的数据库服务实现数据内容与验证对象的检索.该方法避免了对服务器功能扩展或成为计算瓶颈,并且保证了ODB并发更新操作时VO的一致性.

具有隐私保护的外包数据库合计查询方案

针对外包数据库中数据的隐私性和安全性问题,提出一种具有隐私保护的外包数据库合计查询方案。利用Mignotte秘密共享方案将数据所有者的数据库外包给服务提供者,服务提供者根据用户提出合计查询要求,在不泄露外包数据的前提下协同计算查询并将结果响应给用户,用户根据数据所有者对数据项的Pedersen承诺和生成的Merkle哈希树对结果进行验证。研究结果表明:在查询过程中,该方案能够保证数据项和中间结果的隐私性和安全性;在数据所有者可信的前提下,用户能够验证查询结果;与同类方案相比,该方案具有更高的效率。

外包数据库中字符数据的k-映射密文索引技术

密文索引技术是提高外包数据库查询效率的一种有效手段,但目前的索引方案存在查询命中率低的缺陷,造成了不必要的网络堵塞。减少冗余元组的数量是解决该问题的关键之处。本文以提高字符数据的查询效率为目标,首先确定构成属性域的所有字符,然后对每个字符映射成个字符索引,再将字符索引与干扰字符适当结合形成密文索引。以此为基础,提出一种字符数据的-映射密文索引技术。该技术消除了冗余元组,且支持各种模糊查询。最后给出了应用于外包数据库模型中的密文查询策略,并对该方法进行了理论分析和实验验证。

强制数据隐私和用户隐私的外包数据库服务研究

外包数据库中的数据隐私和用户隐私保护是现代外包数据库服务面临的新挑战,针对目前外包数据库服务中单方面考虑数据隐私保护或用户隐私保护技术难以同时满足外包数据库安全需求的不足,提出一种可同时强制数据隐私和用户隐私保护的外包数据库服务模型,采用属性分解和部分属性加密技术,基于结合准标志集自动检测技术的近似算法实现外包数据的最小加密属性分解,同时把密码学应用于辅助随机服务器协议,以实现数据库访问时的用户隐私保护。理论分析和实验结果表明,该模型可以提供有效的数据隐私保护和查询处理,以及较好的用户隐私保护计算复杂度。

外包数据库系统中隐私匹配与包含关系的安全计算协议

针对外包数据库系统中的隐私匹配问题,提出了基于分布式环境的安全计算协议(协议1):数据所有者采用Mignotte秘密共享方案将数据集外包,用户与第三方服务提供者交互,通过加法同态加密与秘密重构构造判别式,以判别式的值是否为零来判断用户的数据集的元素是否属于数据所有者的数据集,最终实现隐私匹配。此外,在协议1的基础上还提出了一种判断用户数据集是否包含于数据所有者的数据集的协议(协议2)。在半诚实模型下,采用基于模拟器的方法证明了两个协议的安全性。

基于MH树的外包数据库查询验证方法

分析Merkle Hash(MH)树的结构特征,针对MH树的验证对象大、验证过程存在冗余、安全性低等不足,提出一种新的外包数据查询认证方法,使用部分物化中间节点的签名方法进行优化。分析结果表明,该方法具有网络附加负载小、验证快、安全性较高、能迅速实现篡改定位等优点。

基于信息隐藏的外包数据库版权保护系统

在外包数据库运行模式下,由第三方提供的数据库服务器处于非信任域,存在数据文件盗版、数据内容篡改等安全风险。构建了一个基于信息隐藏技术的外包数据库版权保护系统,综合运用数字水印、PKI机制与数字证书、数字签名及可信硬件模块USB Key等技术,设计相应的水印协议,实现对外包数据库的版权保护。与传统的以数据加密、数字签名等方法为主要技术手段的解决方案相比,它具有冗余存储量及网络附加流量小、隐蔽性好、验证信息难以删除等优点。

基于分解和加密的外包数据库隐私保护

目前基于全部数据加密的外包数据库服务不能有效平衡数据处理性能与数据隐私保护之间的关系。针对该不足,提出一种基于单个外包数据库服务器的隐私保护方法,通过加密和分解关联隐私约束规则最大限度地减少加密属性,实现最小加密属性分解的近似算法,并给出基于元数据的查询分解方法,实现查询处理。理论分析表明,该方法能实现外包数据的隐私保护,又能较好地改善外包数据的查询性能。

外包数据库模型中的完整性检测方案

外包数据库模型中完整性保护的目标是防止数据库服务提供商篡改数据库内容,完整性检测方案的作用是让查询方能够验证查询结果是真实的、未被篡改的.在现有的基于验证数据结构方法的基础上进行改进,提出了一种以带掩码的验证树作为核心数据结构的完整性检测方案,给出了数据结构的形式化定义并证明了其安全性.该方案将数据结构中共同的计算信息抽取到两个掩码向量中,通过避免使用大量幂指数运算,降低了查询验证过程的计算代价,减少了查询验证的时间.其特有的验证数据结构增量更新的优点能够提高数据库更新的执行效率.实验表明,该方案在查询验证时间上略优于现有的同类型方案,在数据更新性能上较同类方案具有明显优势.

基于加密技术的外包数据库服务集成安全

针对目前外包数据库服务中单方面考虑某种保护技术难以同时满足外包数据库安全需求的不足,提出一种集成数据机密性、数据隐私、用户隐私和访问控制保护的外包数据库服务模型,采用属性分解和部分属性加密技术,基于结合准标识集自动检测技术的近似算法实现外包数据的最小加密属性分解,同时把密码学应用于辅助随机服务器协议,以实现数据库访问时的用户隐私保护和访问控制。理论分析表明,该模型可以提供有效的数据隐私保护和查询处理,较好的用户隐私保护计算复杂度。

外包数据库查询完全性检验

在外包数据库中,查询完整性意味着从服务器返回给客户的结果集是正确的和完全的,即所有的记录都是来自数据拥有者且没有经过任何修改的,同时所有满足查询的记录都返回到客户端而没有遗漏。提出了一个称为"重复表"的新方法来检验查询完全性。在服务器端,每个表都有一个重复表,该表用不同的加密方法或加密密钥加密。从而,服务器不能从数据本身区分原始表和重复表。在查询时,客户分别查询原始表和重复表,得到两个结果集,然后判断是否所有满足查询的记录都出现在结果集中。实验结果表明该方法是有效的。

一种适用于外包数据库的综合密文索引技术

外包数据库中密文索引技术的主要困难是如何减少查询结果中冗余元组的数量.目前的方案面临着查询命中率低和查询条件单一等问题.本文首先根据查询的不同要求,将数据分类,即需要执行各种模糊查询的数据和数值比较的数据.然后分别对它们建立密文索引.对于前者,通过映射函数为构成属性域的所有字符确定字符索引,从而形成一种新的基于映射的密文索引方法;对于后者,采用保序加密方法作为密文索引方法.并在此基础上,提出一种适用于外包数据库的综合密文索引技术,同时分析了该方法的有效性和安全性.最后,给出了应用于外包数据库的密文查询策略.

基于认证树的外包数据库连接查询验证方案

在外包数据库广泛应用的同时,其安全性受到了很大的挑战。用户在查询数据时无法保证查询结果的正确性和完整性。文章针对现有的外包数据库不能支持连接查询验证问题,提出一种基于认证树的外包数据库连接查询验证模型,并给出了模型的形式化定义以及模型的正确性和安全性定义。文章利用双线性映射累加器、认证树等技术构建了基于认证树的外包数据库连接查询验证方案,利用密码学的VBDHE和q-BSDH困难性假设给出了安全性分析;通过证明敌手不能通过伪造错误结果来使得验证通过,从而证明了方案的正确性。实验结果及性能分析表明,文章方案在密钥生成、查询验证、通信开销、存储开销等方面比其他方案有更高的效率。

基于数字水印的外包数据库版权保护

外包数据库系统为数据拥有者及数据库用户提供远程的数据存储、更新与查询服务.由于服务器本身非完全可信,外包数据库的版权保护问题日益重要.介绍了外包数据库系统的基本结构;论述了外包数据库版权保护的基本需求与主要技术;提出了基于数字水印技术实现外包数据库版权保护的技术方案.系统在密钥与随机混沌序列的参与下进行水印信号的嵌入,水印检测无需原始数据库参与,以水印匹配率进行版权判定.水印攻击分析及实验结果显示,系统具有较高的鲁棒性与可用性.

外包数据库中的哈希连接一致性算法

外包数据库中的连接查询比范围查询更困难,因为客户端需要验证连接结果的一致性,而传统的对单个表的签名不能有效地支持对连接查询结果的直接验证。提出了使用哈希连接保证数据一致性的2种算法,它们分别通过在服务器端和客户端计算哈希函数来实现连接查询。给出了这2种算法的详细描述,证明了它们满足一致性要求,而且分析了算法在通信量、服务器端和客户端执行的代价。最后在实验中通过设置不同的参数对它们在服务器端和客户端的运行时间进行了比较,总结了它们在实际应用中的优缺点。