面向SQLite的多密钥页级别加密系统

目前国内外对于SQLite的加密的研究粒度级别都是文件级别,且采取的都是单一密钥,加密粒度粗、破解难度低。针对SQLite的安全性不足的问题,设计了一个多密钥页级别加密系统。首先,为每一个物理页设置一个独立的页密钥,每个页面独立加解密,并引入密钥文件存放所有页密钥;其次,在内存中引入一个页密钥缓存器KeyCache生成和缓存物理页的页密钥,减少页密钥频繁I/O读写的性能损失;再次,设计了加解密模块Crypto实现物理页的加密和解密功能,Crypto通过KeyCache快速获取页密钥从而提升整个系统的处理性能。将所提系统和典型的SQLCipher等进行对比实验:在读取测试和修改测试中,相较于SQLCipher,所提系统的执行时间平均缩短了1.5%和3.0%,能在安全级别更高的情况下达到更好的性能;而在新增测试和删除测试中,所提系统相较于SQLCipher的性能损失很小,在大幅提升安全级别的情况下性能损失接近。实验结果验证了所提系统的有效性。

基于混沌序列和AES算法的数据库外层数据传输同步加密方法

为保障数据库外层数据的安全传输,提出一种基于混沌序列和AES算法的数据库外层数据传输同步加密方法。该方法结合AES算法的加密安全性和混沌序列的加密速度优势,通过加密代理服务器和应用服务器对数据库外层数据进行处理,利用混沌序列logistic映射参数初始化、混沌序列二进制量化、AES动态加密和尾端处理实现数据库外层数据传输同步加密。实验结果表明,该方法能够成功地对文本和图像数据进行加密和隐藏,同时提高加密效率,并兼顾了数据的安全性和传输效率。

全密态数据库密态计算关键技术综述

随着近些年云服务的流行,越来越多的企业和个人将数据存储在云数据库上.但在享受云服务便利的同时,也带来数据安全的问题.其中一个比较关键的问题是敏感数据的机密性保护,即保护用户的敏感数据不被窥探和泄漏.在这样的背景下,全密态数据库应运而生.相对于传统数据库,全密态数据库能够在数据的传输、存储和计算整个生命周期中对数据进行加密,保护数据的机密性.目前,在对数据加密的同时,支持所有SQL功能并保持高性能等方面还存在很多挑战.全面调研全密态数据库密态计算的关键技术,根据技术类型进行归纳分类,并在功能性、安全性和性能等方面进行对比与总结.首先介绍全密态数据库架构,包括基于加密算法的纯软件架构、基于可信执行环境(TEE)的可信硬件架构和软硬融合式架构.然后,总结归纳各个架构的关键技术.最后,讨论当前研究的挑战和机会,并提供一些未来研究的开放性问题.

基于可搜索加密技术的分布式数据库安全访问多级控制算法

为解决分布式数据库中明文传输容易被篡改的安全隐患,提出了一种基于可搜索加密技术的分布式数据库安全访问多级控制算法。该算法将授权用户按照安全级别分组,并采用TF-IDF(Tem Frequency-Inverse Document Frequency)算法计算明文关键词的权重,然后利用AES(Advanced Encryption Standard)算法和轮函数生成密文的密钥,使用矩阵函数和逆矩阵函数对明文进行加密,并将加密结果上传至主服务器。同时,采用Build Index算法生成密文的索引,根据用户安全级别相关属性信息审查用户是否具有访问密文的权限,审查通过后用户即可发出密文数量与关键词搜索请求,服务器将密文送回用户端并使用对称密钥方式解密,实现访问多级控制。实验结果表明,该方法在加密、解密过程中用时较短,且安全访问控制性能良好。

可搜索加密及其驱动的SQL隐私数据库设计

隐私数据库是促进国家大数据战略与数据要素市场发展中构建数据开放、共享及治理体系的重要手段,而可搜索加密作为实现隐私数据库的重要密码技术,仍存在缺乏灵活检索机制及抗量子安全等问题,也难以适配关系数据库中的结构化查询语言(SQL)查询机制.在对可搜索加密技术现状分析基础上,本文设计了可适配关系数据库SQL查询语言的隐私数据库架构,客户端引入隐私SQL引擎将索引和数据字段转变为密文状态;用户发起查询请求时,该引擎可依据查询策略生成查询凭证,隐私数据库进而依据凭证对密态索引进行密码化检索,匹配成功的密态数据字段可由用户私钥进行解密.进一步,本文在格密码体制下利用理想格上短整数解(R-SIS)和带误差学习(R-LWE)困难问题,设计了检索策略的属性基可搜索加密(RPABSE)方案用以支持上述隐私数据库密码系统的构建.该方案将查询策略与查询凭证相绑定,确保密文数据的索引可依据查询策略进行细粒度密码化检索;同时,引入小策略矩阵(SPM)来优化安全查询策略生成,降低索引匹配过程中累积误差.由安全性证明可知,查询凭证满足在选择策略攻击下的不可伪造性(EU-CPA),所提系统满足在带有策略和标识查询的选择明文攻击下的语义安全性(IND-PIQ-CPA).

基于编码树的频率隐藏保序加密方案设计

针对现有保序加密方案中存在泄露明文分布频率以及在数据频繁插入的场景下性能较低的问题,通过在数据插入阶段随机生成[0,M]内的随机数作为临时保序编码,在数据查询阶段采用二级索引的形式最终确定密文对应的保序编码,来解决明文频率泄露的问题;针对保序编码频繁更新引发性能较低的问题,改进现有的更新策略,只有在客户端执行查询操作时,才进行编码的更新,提升算法的性能。实验数据和理论分析表明,所提出的保序加密方案在隐藏明文分布频率的同时,插入5000条数据,提升了16%的性能。

基于全同态加密的高效密文数据库系统方案

近年来,随着隐私保护关注度的增加,基于全同态加密(FHE)的加密数据库管理系统(DBMS)受到更多研究关注.FHE允许DBMS外包给云服务器而不泄露明文数据,有效防止内部恶意泄露和外部非法窃取.然而,FHE的DBMS在实际部署中面临高计算延迟和低查询处理能力的挑战.为此,提出一种基于混淆模分量全同态加密算法(CMP-FHE)的高效密文数据库系统,通过符号函数与取模运算设计密文索引,降低计算开销,提高查询效率.同时,基于N元N式齐次方程组实现快速密文索引,大幅减少运算次数.该方案在10 000行密文数据中进行关键字查询仅需54 s,验证了全同态密文数据库的实用性.

数据库加密方案及应用场景研究

实现数据存储加密有2种方案,密码机加密和数据库透明加密。其中,数据库透明加密又分为库加密、表加密、应用系统侧加密、网关透传加密以及数据库侧扩展加密。通过分析关系型数据库的不同加密方案及国产密码算法应用的实现,对不同加密方案的原理、优缺点和应用场景进行概括性的总结和对比。同时,总结涉及密文的索引、模糊查询、数值比较、聚合函数运算等数据库操作的实现方式。

图像数据库装载外部数据全同态加密聚合系统设计

图像数据库连接外围设备后,容易产生数据泄密或丢失的情况。相关的加密系统受信息隔离效果的影响,导致其存在加密安全性较差,聚合时间过长的问题。为了解决上述问题,设计一种新的图像数据库装载外部数据全同态加密聚合系统。系统硬件由隔离放大器、加密单元和处理器组成。采用IDO-2917型巨磁阻隔离放大器完成信息隔离,利用USB模组和AES加密模组实现数据加密,采用FPGA型处理器进行数据寄存。通过数据滤波预处理、数据特征提取和数据加密聚合实现加密聚合流程。实验结果表明,图像数据库装载外部数据全同态加密聚合系统加密安全性可以达到99%,聚合时间低于2.5 s,具有极好的聚合能力。

基于同态加密的数据库信息安全应用研究

随着信息化技术的发展,涉及到个人信息的数据规模也在增加,如果大量的个人信息泄露,不仅会导致用户生命财产受损,更会破坏市场秩序、制约经济发展,甚至会引发公共安全危机。该研究旨在保护本地数据库安全,采用Paillier同态加密算法对数据库进行加密。通过测试,可以实现对指定数据库、表及字段进行加解密操作,有效防范他人对本地数据库数据的恶意窃取泄露,提高用户本地计算机的安全性,保护用户数据隐私。

基于混沌映射的隐私数据库自适应加密方法

通过对隐私数据库的加密,可以确保数据在传输中不被篡改,保障数据安全。为此,提出基于混沌映射的隐私数据库自适应加密方法。在混沌映射条件下,实施明文信息与密文信息的置换,并在此基础上,建立密文空间,实现基于混沌映射的加密规则定义。利用完成初始化的隐私数据样本,在分层添加密文模板的同时,实现对加密信息的自适应解算,完成基于混沌映射的隐私数据库自适应加密方法的设计。实验结果表明,基于混沌映射的加密后,敏感性数据仅能被特定加密主机识别,显著减少信息篡改的风险,确保数据在隐私数据库中的安全存储。

基于区块链的敏感数据库属性加密算法

属性加密可以保证敏感数据库的安全性,为了提高敏感数据库属性的加密效果和性能,提出基于区块链的敏感数据库属性加密算法.根据敏感数据库属性的信息层次,分类处理敏感数据库的属性信息,建立属性检索格式,利用属性检索序列,建立敏感数据库属性集合,检索出敏感数据库的属性.通过敏感数据库属性信息的变换处理,计算出属性信息的混合累积情况,根据敏感数据库属性信息之间分配关系的配比,删除敏感数据库内的重复属性.根据每个加密回合所用的时长、区块的尺寸、区块链中的交易量、区块在敏感数据库中生成的时间间隔与区块链安全性之间的关系,合理调整其中一个指标,通过私有密钥和公有密钥完成敏感数据库属性的加密.实验结果表明:文中算法基本不会受到噪声干扰和滤波干扰,具有更好的加密效果,可以实现攻击成功率小于10%、信息损失率小于20%.

开放大数据安全存储与检索系统

数据安全存储与检索是开放大数据安全利用的基础。然而,现有大数据存储与检索系统难以支持存储密钥的高效更新,且无法兼顾多模态数据的密文存储与高效检索,难以满足开放大数据的安全高效利用需求。为此,针对存储密钥更新问题,提出了基于嵌套加密的存储密钥更新机制,支持非解密式存储密钥高效更新,满足非可信环境下密钥定期轮换需求;针对密文索引体积膨胀问题,提出了压缩密文多集合查询过滤器,支持海量数据的高密度密文索引;针对多模态数据密文检索问题,提出了跨类型密文复合关联检索算法,支持文本、空间、图像等多模态数据的单类型和跨类型密文检索。基于以上关键技术研发了多模态加密数据库系统,该系统支持存储计算分离,兼容现有大数据服务的技术架构,现有大数据平台可通过微服务增量部署完成安全加固,保障系统的可扩展性、易用性和高效性。实验结果表明,相比传统的解密重加密机制,所提出的存储密钥更新机制性能提高了80%以上;相比现有的明文数据库系统,所提出的多模态加密数据库系统在文本、空间、图像、跨模态检索等方面综合性能损耗不超过25%。

汉语变音数据库构建与应用

针对汉语变音研究中变音资料亟待核实整理、缺少专门的数据库等问题,借助材料整理、语音学验证、数据采集等手段,构建了涵盖各类变音现象的汉语变音数据库。该数据库支持云端数据共享密钥聚集场景数据查询,同时兼容其他渠道数据。此外,基于“密钥聚集的可搜索加密”方法,对数据库进行加密保护;通过同步入库数据、检索及线上展示至本地及云端,同时结合不同存储引擎,最终形成了汉语变音数据库检索与展示平台。该数据库的建立提升了变音研究材料的质量,有助于服务语言资源保护、语言教学及文化比较,同时对其应用领域也具有指导作用。

Robust watermarking of databases in order-preserving encrypted domain

Security of databases has always been a hot topic in the field of information security.Privacy protection can be realized by encrypting data,while data copyright can be protected by using digital watermarking technology.By combining these two technologies,a database’s copyright and privacy problems in the cloud can be effectively solved.Based on order-preserving encryption scheme(OPES),circular histogram and digital watermarking technology,this paper proposes a new robust watermarking scheme for protection of databases in the encrypted domain.Firstly,the OPES is used to encrypt data to avoid exposing the data in the cloud.Then,the encrypted data are grouped and modified by the use of a circular histogram for embedding a digital watermark.The common data query operations in database are available for the encrypted watermarking database.In receivers,the digital watermark and the original data can be restored through a secret key and a key table.Experimental results have shown that the proposed algorithm is robust against common database attacks in the encrypted domain.

水利业务系统数据加密方案实践

随着水利信息化的部署推进和等保2.0及数据安全法的实行,数据加密成为水利行业新系统设计或老系统改造时面临的一个重要问题。从架构设计角度出发,对业务系统中应用层、中间件层、数据库层、文件和存储层等各个层面的数据加密方案进行分析,从加密粒度、加密性能、数据处理能力、实施成本等方面进行对比,给出不同层面数据加密方案适用的场景,同时重点针对数据库层加密,结合水利业务分析透明加密、硬加密2种方案的加密算法和性能,为水利业务系统架构设计提供参考。分析结果表明:不同的业务需求适合不同的数据加密方案,其中,数据库层透明加密适用于大部分水利业务场景。

基于AES加密算法的数据库透明加解密系统的设计与实现

随着计算机和通信技术的快速发展,与之紧密相关的信息安全问题也愈加被人们所重视。作为主要信息系统要素的数据库,确保其安全则成为关注焦点。设计并实现了一种基于高级加密标准(Advanced Encryption Standard,AES)加密算法的数据库透明加解密系统,将加解密算法集成到硬件加解密机上,最后在Linux操作系统平台下针对SQLite3数据库进行了透明加解密实验。实验结果验证了所提出的数据库透明加解密系统设计方案的可行性,并验证了所设计出的数据库透明加解密系统的性能。

计算机网络与数据库的安全管理技术分析

阐述网络数据库运行特点,做好数据分析与整理,挖掘数据价值,合理制定安全管理体系,实现差异化管理,从而保证数据传输稳定运行。

高校教学资源数据库同态加密存储系统设计

现行系统在教学资源数据库安全存储中的应用效果较差,不仅数据存储写入速率较慢,而且数据存储安全系数低。对此,研究基于同态加密的教学资源数据库安全存储系统设计。首先,在系统硬件方面对数据转换器和数据存储器选型进行了优化;其次,在系统软件方面,利用同态加密技术生成数据密钥,对教学资源数据加密后存储到数据库中;最后,进行实验验证。实验证明,设计系统数据存储写入速率在9 MiB/s以上,可实现对教学资源数据库快速安全存储。

AES加密在嵌入式数据库SQLite中的应用

SQLite作为一款轻量级嵌入式数据库已广泛应用于装甲车辆各嵌入式设备中,但其不具备数据加密功能。为保证数据安全,提出了AES加密算法对SQLite文件进行加密的方法。同时,为适配嵌入式环境,对标准AES算法进行简化S盒与无序行移位两方面改进。在SQLite的测试结果表明,轻量化AES在加密时间、存储空间、雪崩效应上有更好的表现:轻量化AES比标准AES快8%,比3DES快17%,内存占用比标准AES轻17.8%,比3DES轻27%,雪崩效应提高1%.为嵌入式设备数据库安全提供了一个高效方案。