密文数据库系统的设计

文章基于目前常用的PKI体系,在不改变数据库管理系统内部运行机制的前提下,通过程序逻辑实现了密文数据库,并在一定程度上保持了数据库原有的查询检索功能。为了保证密文数据在不解密的情况下能够被检索出来,日期、数字类型的数据需要按照一定的规则转换成字符,并且加密使用的分组密码算法需要进行一些改造。文章最后对密文数据库的密钥管理提出了一个建议性的解决方案。     

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.     

CRSHE：基于同态加密的新型密文检索方案

针对文本密文存储与检索需求,提出一个检索与共享功能分离的云存储模型,在此基础上设计了一种同态加密算法,并给出一种新型同态密文检索方案CRSHE。可有效解决检索关键词隐私泄漏、不支持同态加密等问题,通过排序反映文档与关键词之间的相关程度,在多关键词检索时极大地提升检索性能。测试实验表明,该方案比线性密文检索方案效率高,具有较高的准确性。     

基于倒排索引的密文数据库检索方法研究

针对实际密文数据库的应用,在全文检索倒排索引技术的基础上,设计了一种通过密文倒排索引文件对其进行快速检索的方法。密文索引文件中主要包含有索引项、相对应的记录主键等信息。检索时,通过用检索词匹配索引文件中的索引项,找到对应的记录主键集合,再根据记录主键集合查询密文数据库,获取相应的密文数据,进行解密即可获取明文数据信息。整个检索过程中不对数据库进行解密,从而实现了在不解密的情况下对密文数据库的快速检索。     

XML密文数据库检索模型的研究

针对外包XML数据库安全性差、密文检索效率低等问题,提出一种XML数据库密文检索模型,通过建立密文数据库的值索引和结构索引,并采用分桶管理策略记录值索引和结构索引中的入口地址,实现对XML数据的快速检索。此模型安全性高,通过支持范围的查询,容易实现数据的更新,可以有效地提高密文检索性能。     

基于解析-迭代重建的云存储密文优化检索

针对存储密文质量及加密性差所导致在检索时出现的检索效率低和检索不完整问题,提出一种基于解析-迭代重建的云存储密文优化检索的方法,首先将迭代重建与解析重建进行算法融合,构建出解析-迭代重建算法,并进行模拟映射,提升云存储密文的基础质量,然后使用神经元和Gauss分布状况构建奇偶树型交互学习机模型,并将遗传算法融入其中,通过混沌处理完成密文的优化,最后使用同态性密文检索算法对云存储内的文档划分,获取密文的大素数,再通过同态加密算法对文档加密,得到加密密文,这时根据大素数拟定随机数比对值完成云存储密文优化检索目的。仿真证明,所提方法能够有效加强密文质量,并具有检索效率高、完整性好的优点。     

FHE-CF:基于密文展缩的全同态密码体制设计

为了解决云环境下密文处理的问题,构造了一个基于LWE问题的全同态加密体制FHE-CF。该体制没有采用传统的基于LWE问题的全同态密码体制设计中的重线性化技术,而是利用一种新的密文展缩技术来实现噪声的有效控制。在不引入新的未经论证的安全假设的前提下,可以获得KDM安全的自举加密体制,其安全性有了突破性提高。由于其KDM安全性,可以构造循环的密钥链,实现从分层全同态到全同态的过渡。还证明了所构造的全同态密码体制是RO模型下IND-CPA安全的。除了安全性上的优势外,该密码体制效率与当前最好的全同态密码体制相当。     

数据库中密文检索优化模型仿真与研究

研究数据库中密文准确检索问题,以提高检索的准确性.由于加密后的关系数据库,密文数据不再保持原有明文的顺序性,给查询操作带来了极大的困难.传统的密文检索模型,无法全面分析加密后的密文数据的排名大小以及概率值大小,获取的密文检索在语义上具有歧义性.为解决上述问题,提出一种采用云计算的数据库中密文检索方法.根据主成分分析方法相关理论,针对数据库中所有的数据进行多特征降维处理,建立特征空间矩阵,并计算对应的协方差矩阵和特征映射空间,降低数据库中数据的冗余度.根据云计算相关理论,对数据库中的数据进行更新处理,遍历数据库中所有节点,建立数据库中密文检索模型.实验结果表明,利用改进算法进行数据库中密文检索,可以极大地提高检索的精确度,满足数据查询的实际需求.     

基于同态加密的医疗数据密文异常检测方法

为了避免电子健康数据(electronic health records, EHRs)在异常检测过程中泄漏患者信息和诊断结果等问题,针对医院与患者敏感数据的隐私保护,提出了一种基于CKKS全同态加密的EHRs异常检测隐私保护模型.将医院以及患者的EHRs由CKKS算法实现浮点数同态加密,设计一个基于密文比较算法的协议,通过可信密钥服务器与第三方数据中心之间的通信建立密文态孤立森林模型.并利用CKKS算法的SIMD技术,实现密文数据在孤立森林模型上的异常检测,最终返回密文结果.理论分析和实验结果表明,所提出的方案能够保证EHRs的隐私安全.并且在不同的EHRs数据集上验证,该模型优于传统的明文异常检测算法和同类型密文异常检测算法,且在密文态上能够保持和明文孤立森林算法相近的检测效率,有较好的异常检测效果.     

异构数据库加解密系统的关键技术研究与实现

对数据进行加密是保护信息机密性的一种有效途径,针对一般加解密系统的异构数据库兼容性差以及密文查询方式单一的问题,提出了一种新的数据库加密方式：以领域元数据为支撑,采用对象关系映射模型屏蔽异构数据库,通过构建密文索引来实现灵活多样的密文查询;设计并实现了异构数据库加解密系统。实验结果和理论分析表明：系统能够支持多种类型数据库的加解密,提供多种方式的密文查询,并提高了数据库加密的安全性。     

数据库中基于密文角色的密钥管理方案

设计一种高效安全的管理方案来解决数据库中加密密钥的分配与管理问题.通过对多种密钥管理机制的分析,结合数据库角色管理设计了一种基于密文角色的密钥管理方案.分析了基于密文角色的密钥管理方案的安全性,并在数据库中对其进行了应用实现.基于密文角色的密钥管理方案极大方便了密文访问权限的管理,极大提高了密钥管理的效率.     

基于密文转换的高效通用同态加密框架

针对不同应用算法的具体特点设计与之匹配的同态加密方案是设计高效的具有隐私保护功能算法的关键途径。文章首先针对深度学习预测中多项式运算只需要密文-密文加法和常数-密文乘法的特点，以多项式向量空间为明文空间，设计了一个基于系数编码的RLWE同态加密方案；然后基于该方案构造了一个同时支持多项式运算和非多项式运算的通用同态加密框架，该框架可以在RLWE密文上进行多项式运算，从RLWE密文中提取出LWE密文，通过查表方法进行非多项式运算；最后利用密文转换方法将LWE密文重新打包成RLWE密文，方便后续进行多项式运算。实验结果表明，相比于通用同态加密框架PEGASUS，文章所提框架的RLWE密文消息容量提高了1倍，并且多项式运算效率也提高了1倍。而在非多项式运算中，文章所提框架不需要转换密文中消息的编码方式，重新打包过程只需要自同构运算，因此，该框架具有更高的通信效率和运算效率。     

基于同态加密的密文检索方案研究

现有的密文检索技术主要是采用的是布尔模型,它无法精确的计算出检索项与待检索文件的相关度,不能按相似度进行精确的排序;针对以上情况,结合同态加密技术和基于TF-IDF的向量空间模型技术,提出了一个基于向量空间模型全同态环境下的密文检索方案BVH(based vector space model and homomorphism ciphertext retrieval scheme),BVH主要分为3个步骤:第一是预处理阶段,主要对上传的文件建立倒排索引,生成文件向量集,计算各个文件向量的模,对文件向量集和要上传的文件加密以密文的形式上传到云端;第二个阶段是检索阶段,主要是将搜索词的向量密文和各个文件向量的密文相乘将结果以密文的形式返回给客户端;第3个阶段结果处理阶段,主要是对解密后的结果进行相应的计算处理,对最后的处理结果按相似度大小排序;经分析,该方案在准确率和检索效率方面都得到了较大提升。     

一种新型隐私数据库秘密同态检索协议

针对隐私数据查询中的隐私泄露威胁模型,本文提出了一种新型隐私数据库秘密同态检索协议,该协议基于SomeWhat部分同态算法进行设计,通过使用密文同态运算性质较好的解决了该威胁模型中涉及到的隐私泄露问题,同时本文在证明该协议正确性和安全性的基础上,通过适当的参数选择,对该协议的同态算法进行了测试,给出了算法的运行效率。     

基于同态加密的多关键词检索方案

随着云存储服务的发展,越来越多的数据拥有者选择将数据外包给云服务商存储。为了保证数据的安全性,云服务器上的数据应该以密文形式存储。现有的多关键词密文检索技术不能兼顾准确性和安全性的问题,提出一种利用改进的向量空间模型和同态加密技术进行多关键词检索的方案。性能分析表明该方案能够有效地解决密文的多关键词检索问题。     

基于代理的密文数据库的设计与实现

建立密文数据库是实现数据安全的有效方法。通过对数据库中的数据进行加密,可以有效地防止敏感数据被窃取和篡改。文章提出了一个基于代理的密文数据库实现方案,利用ODBC作为访问接口,结合利用现有的数据库系统,实现了数据的加密存储、用户权限管理和安全的网络访问支持。     

基于错检期望值的密文索引技术

如何提高密文数据库的查询效率是数据库加密技术面临的一个主要问题.密文索引技术是提高数据库中密文查询效率的手段之一,但现有的密文索引方法存在查询命中率低和信息泄露衡量问题.本文首先根据查询概率的实际分布情况,提出整体错检期望值的概念,以此为基础提出一种适用于非等概率查询的复合桶划分密文索引技术,并给出了相应的密文查询策略.然后,针对密文索引的信息泄露问题给出衡量和消减方法.最后,通过实验对算法进行了分析和验证.     

基于ElGamal的同态云端密文存储检索方案

云端数据存储的安全性和检索效率是网络空间安全亟待解决的问题之一.本文提出了一个新的密文检索模型,并在此基础上利用ElGamal同态密码算法和SM4分组密码算法,设计了一种基于混合同态加密的云端密文存储检索方案.首先,该检索方案能够在数据上传、检索和下载的过程中,保证数据的安全,可用于个人云端U盘等应用场景.其次,对该方案的正确性和安全性进行分析.最后,通过实验的方式对方案的正确性进行了证明.实验结果表明该方案在保证数据安全的情况下,检索结果正确,效率高.     

一种动态安全的密文数据库检索方法

密文数据库检索是当前密文数据库的关键技术之一.针对密文数据库中的密文属性列,提出了一种有效的、动态安全的密文索引方案,并给出了其检索算法.     

面向敏感区域的密文数据库存储加密方法

由于现有存储加密方法不能恢复完整的明文,为此提出面向敏感区域的密文数据库存储加密方法。首先,设计适合面向敏感区域的密文数据库,运用密文检索技术加密明文数据后上传至服务器。其次,初始化密钥,按照数据属性进行加密后与数据域绑定。最后,进行实验分析。实验结果表明,实验组的最大明文存储加密速度达到3 000 m/s,优于对照组,能够完整恢复出密文,具有较好的应用效果。