隐私数据库——概念、发展和挑战

作为隐私数据的存储和管理者,隐私数据库正受到越来越多的关注.在综合国内外研究成果的基础上,对隐私数据库的概念和特性进行了阐述,并详细介绍了当前主流的隐私数据模型.对目前隐私数据库访问控制机制和释放控制机制的研究现状和研究成果进行了总结,并分析了现有研究成果中存在的一些问题.最后,本文讨论和分析了目前隐私数据库研究中的热点和难点问题.     

面向客户端上下文隐私保护的可信分散式访问控制

隐私保护问题是当前访问控制研究领域的一个热点问题.为此提出一种可信分散式访问控制机制,以实现面向客户端上下文隐私保护的访问控制.可信分散式访问控制中包含了私有可信引用监视器和主引用监视器.私有可信引用监视器在安装了可信计算环境的客户端运行,用于评估客户端的访问控制请求,签署临时访问控制凭证;主引用监视器在服务端运行,用于评估临时访问控制凭证,决定客户端的访问是否被授权.由于具体的客户端上下文数据不会发送到服务器端,因此应用可信分散式访问控制,实现如简单位置相关的基于角色的访问控制,可以在客户端上下文相关的访问控制中很好地保护客户端的上下文数据隐私;此外,由于在该机制中客户端上下文是在客户端获取和处理的,因此可信分散式访问控制也可以减轻服务器端获取访问端的上下文的负担.安全性分析和性能实验表明,文中的访问控制机制可以有效地保护客户端上下文数据隐私.     

可信数据库环境下面向服务的自适应密文数据查询方法

实现加密数据的高效安全查询是保证可信数据库安全性和实用性的关键.与目前加密数据查询采用的静态密文分段方法不同,论文基于加密数据的分布和用户查询类型、分布规律,提出了一种自适应加密索引AEI(Adaptive Encrypted Index),实现面向服务的加密数据查询.AEI通过分析查询服务对查询性能的影响,根据承载服务特性、密文数据分布、用户查询分布采用自适应的加密索引划分策略,获得更好的加密数据查询性能.基于AEI方法可在可信数据库环境下实现密文数据查询,并通过了相关性能测试.实验数据表明,与其它加密数据查询方法相比,AEI方法具有更好的适应性和更高的加密数据查询效率.     

普适计算的可信研究*

随着应用规模的不断扩展以及具有无处不在性和便捷性的普适计算模式的特点,对普适计算环境下的可信保障提出了更高的要求。普适计算的可信保证是无时无处不在而又不可见的计算方式得以实施的重要保障,是普适计算领域的研究热点。从访问控制、隐私保护和容错三个方面阐述了普适计算的可信技术,并指出了该领域的未来研究发展趋势。     

安全数据库隐私保护和访问控制集成研究*

数据库数据的合法使用和隐私保护是现代安全数据库系统面临的新挑战。针对目前单方面考虑隐私保护或访问控制技术难以同时满足数据库信息安全和处理性能需求的不足,提出一种集成访问控制和隐私保护技术的安全数据库模型,通过建立查询审计隐私保护模型中的查询可疑性与授权视图访问控制模型中查询有效性之间的关系,形成统一的查询判断方法,并给出多项式时间复杂度的审计算法和集成的安全检查框架,以同时实现数据库系统隐私保护和访问控制的安全功能。     

可信数据库环境下无证书认证的可信密钥共享

基于DAS模型的可信数据库环境下,数据拥有者将数据加密以后存储于第三方数据库服务提供商,数据拥有者与被授权用户间的可信数据共享本质上是数据密钥的可信共享。现有的DAS模型中密钥管理方法的安全落脚点都是假设数据拥有者与各用户能事先分别安全共享一个用户密钥,而在可信数据库环境下如何进行数据拥有者与用户间的可信用户密钥共享却是一个未解决的问题。基于无证书签名认证机制,提出了一种可信数据库环境下的可信用户密钥共享协议,并对该协议的有效性和安全性进行了分析。该协议完全无需安全传输通道和可信第三方作为支撑,且有较好的执行效率;同时基于DL问题、Inv-CDH问题、q-StrongDH问题等数学难题,该协议被证明能有效抵御无证书安全模型下的各种攻击。     

面向隐私保护的异构数据库集成中间件系统

信息化时代,数据增长迅速,形式多样,数据的存储安全和高效处理问题备受关注,传统的关系数据库因其单表架构和行存储特点读写速度慢、扩展性较差,难以适应大数据的存储。关系与非关系数据库的融合技术应运而生。文中提出一种面向隐私保护的异构数据库集成中间件系统,虚拟化集成关系与非关系数据库。该中间件系统通过明密文数据库的整体映射,实现对隐私数据的保护,且其加解密过程对上层应用透明;通过提供通用的基于标准的体系结构,实现允许用户以SQL语句统一操作密文数据库和非关系数据库。仿真结果表明,该中间件系统中密文数据库保证了数据的安全性,关系与非关系数据库的融合可以存储和处理海量数据,SQL统一操作的标准化框架提高了系统的扩展性和应用范围。     

基于可信验证的DBMS访问控制模型

针对目前访问控制模型在系统的安全实现方面存在的不足,在RABC的基础上,提出了可信操作环境下基于可信验证的DBMS访问控制模型,该模型满足系统的保密性和完整性需求,最大程度实现信息双向流动,同时支持最小特权安全特性,是一个权限分配灵活的访问控制模型。     

密文数据库保序编码方法的研究与改进

不可信云计算环境下的数据隐私保护问题逐渐成为研究重点,而保护隐私的主要方法之一就是对数据库中的记录加密,但对密文进行排序、范围查询等操作较为困难。保序加密能使密文的大小顺序与明文保持一致,支持上述对密文的操作。2013年提出的mOPE(mutable Order-Preserving Encoding)可变保序编码是一种基于二叉搜索树编码的保序加密方法,支持任意的数据类型,且除了明文顺序外不泄露其他任何信息。由于保序编码可能随着插入或删除记录而变更,服务器额外开销较大。本文对此作出改进并提出cmOPE(custom and mutable Order-Preserving Encoding)方法,基于构造完全二叉搜索树来调整保序编码,降低了编码变更带来的额外开销。实验结果显示,修改了编码调整策略的mOPE方法有效地降低了服务器的计算开销,提高了对保序密文增删改的效率。     

大数据安全与隐私保护研究进展

当前,用户数据的安全与隐私保护无疑成为大数据环境中最为重要的问题之一,而其最彻底的解决方式是通过加密所有数据来完成.因此,新的加密技术和在密文域上探索高效的大数据处理新模式是国内外当前的研究热点.在贯穿于整个数据生命周期中,密文域上的计算、访问控制和数据聚合(分别称为密文计算、密文访问控制和密文数据聚合)等问题已成为该领域的核心问题.主要针对密文计算、密文访问控制和密文数据聚合等当前国内外研究的现状进行综述,指出其存在的问题与不足.在此基础上,重点介绍了文章作者团队在大数据安全与隐私保护方面的最新研究成果.在密文计算方面,提出了通过减少公钥加密使用次数来设计高效的隐私保护外包计算的新方法,并设计了不依赖于公钥(全)同态加密,仅需一次离线计算任意单向陷门置换来实现安全外包计算的新方案.在密文访问控制方面,提出了支持大属性集合的、短密文的高效可追踪、可撤销属性基加密方案.在密文数据聚合方面,提出了不依赖于加法同态加密的、保护个体数据隐私且仅由授权接收方可成功解密聚合结果的高效隐私保护外包聚合方案.最后,还指出了该领域当前研究中需要解决的公开问题和未来的发展趋势.     

基于可信主体的高可信数据库系统结构设计

分析了基于可信主体的DBMS高可信安全体系的设计方法,通过一个基于角色机制的DBMS体系结构设计实例,探讨了在高可信的要求下DBMS的存取控制、体系、TCB和事务处理的设计,最后给出了该DBMS设计中存在的问题及下一步的工作。     

可信计算机系统评测准则对基于可信主体DBMS体系结构设计的影响

分析了《可信计算机系统评测准则》对基于可信主体DBMS体系结构设计的影响,通过一个基于角色机制的DBMS体系结构设计实例,探讨了不同评测标准对该DBMS的存取控制、体系、TCB和事务处理结构的影响,最后给出了该DBMS的总体设计。     

一种基于可信计算的分布式使用控制系统

随着互联网络等分布式环境的发展,如何控制已经分发的数据成为一个重要的安全问题.最近提出的使用控制概念和模型虽然适用于描述该类问题,但其实施机制研究仍处于起步阶段.文中给出一种基于可信计算技术的分布式使用控制系统,有效地支持和实现了使用控制模型的3个特点:丰富的策略决策因素、控制的持续性和主客体属性的变异性.实验证明该方案具有较高性能,是一种分布式计算环境下的行之有效的使用控制实施解决方案.     

基于可信计算的策略标签保护架构

策略和标签是访问控制技术中的核心内容,决定了一个访问控制系统的实施内容.现今的大部分安全系统对策略的保护较为严格,但对标签的保护却缺乏一个完善、系统的保护方案,这导致即使策略本身是安全的、完备的,恶意者仍然可以通过篡改用作策略实施判断的标签来危害系统,系统安全仍然无法保证.为此提出了一个保护架构,着重保护系统中的安全标签.它通过使用加密文件系统、完整性度量等机制扩展可信计算芯片的控制范围,将标签置于可信计算的保护范围内,从而防止标签遭受篡改,确保其安全性.最后给出其基于Linux操作系统的原型实现.     

基于可信网络的修复建模与实现

基于可信网络,提出一种新的、可行性强的可信修复网络模型,详细说明该模型提供的功能和工作流程,着重阐明可信修复网络的通信机制和认证方法.仿真实验表明,该框架在保证网络系统安全性和可信性的同时,实现了为不满足可信网络安全策略的终端用户提供及时可靠的修复服务.     

分布式环境下可信使用控制实施方案

当前分布式环境下,数据分发后产生了多种新的安全需求,传统的访问控制模型早已无法满足实际需要.因此,基于新型的使用控制模型UCON和可信计算技术,针对分布式环境下的信息安全需求,构建了一种通用的、可协商的可信使用控制架构TUC(trusted usage control).该架构利用硬件信任根TPM实施使用控制,引入策略和密钥协商机制,保证数据分发、传输、存储和使用控制过程中的机密性、完整性、可控性.此外,通过使用控制策略与分发数据的绑定,TUC的使用控制实施不会局限于特定的应用环境,增强了方案的通用性.针对原型系统的性能测试表明,TUC的表现达到了预期,为分布式环境下的访问控制实施提供了可行的解决方案.     

基于虚拟磁盘的可信加密磁盘的研究与实现

章分析了磁盘加密软件Tmecwpt,分析了其透明加解密的原理。同时文章还介绍了可信计算的基本思想。在基于虚拟磁盘管理技术及实时加解密磁盘软件Tmecwpt的基础上,结合可信计算的思想,利用USBKEY作为可信的硬件基础。设计了采用USBKEY的可信磁盘加密系统。通过使用USBKEY作为可信的硬件基础实现加密磁盘的可信性。