数据库水印研究与进展

数据库水印是指用信号处理的方法在数据库中嵌入不易察觉且难以去除的标记,在不破坏数据库内容和可用性的前提下,达到保护数据库安全的目的。论文综述了数据库水印技术的研究现状,分析了水印数据库系统的工作原理,总结了数据库水印的主要算法及常见攻击,介绍了其最新研究进展,展望了数据库水印研究的发展方向。     

基于（t,n）门限的关系型数据库水印算法

用水印实现数据库版权保护,是数据库安全领域新的研究热点,而提高水印算法的鲁棒性则是其中的一个研究重点.提出基于(t,n)门限的数据库水印算法,在水印图像嵌入时,利用门限算法对水印图像进行分存,得到水印影子,将这些影子与数据库数据混合并嵌入到数据库中,使得对数据库的恶意攻击不会直接破坏水印本身;在提取水印过程中,用若干水印影子的组合还原水印图像,减少了水印被破坏的程度.实验分析表明,该水印算法是有效的,并且具有很好的鲁棒性.     

一种带有纠错机制的数据库水印技术

研究关系数据库数字水印技术以解决数据库版权保护问题.提出了带有纠错机制的数据库水印系统框架(WFEC),该水印机制采用了元组(及其子对象)排序分类和两次少数服从多数投票方法.为了提高水印的抗攻击能力,使用BCH(Bose-ChaudhuriHocquenhem)循环编码技术纠正提取的水印信息中因为受到攻击而出错的水印信息.并且在PostgreSQL数据库系统内部加入WFEC机制,实现了两个主要功能函数AddWatermark和DecWatermark,构造了具有水印功能的PostgreSQL*系统.通过在大量电子地图中的实验表明,加入水印的电子地图在经受了各种攻击后,从中仍然可以检测到表征该地图版权的水印信息,具有较高的鲁棒性,因而该数据库水印系统可以有效地保护数据库版权.     

基于非可见字符的数据库水印算法

针对非数值型关系数据的水印嵌入及提取问题,提出了一种应用于数据库文本属性的水印方法。利用回车符和换行符在数据库状态及正常数据操作中具有隐蔽性的特点,将它们作为水印信号嵌入到文本数据的秘密位置上。嵌入的水印信号不可见,且不影响文本数据在数据库中的原始外观及语义。水印检测不需要原始数据库和水印,并通过多数表决制将水印信号还原为版权水印图像。实验结果表明,该方法对子集添加、属性添加及其顺序调整攻击具有免疫性。即使数据库遭受约50%的子集修改或删除那样的破坏性攻击时,仍有96%以上的水印匹配率。     

基于扩展的Asmuth-Bloom体系的数据库水印算法

Asmuth-Bloom体系是一种基于中国剩余定理的密钥分存门限方案。将Asmuth-Bloom体系思想应用于数据库水印算法,可以使水印具有好的安全性和抗子集攻击能力。但是,该算法对水印信息的分存处理,扩张了水印数据,相对减少了数据库可容纳水印信息量。将Asmuth-Bloom体系思想加以扩展,调整参数取值,不仅使水印具有很好的安全性和抗子集攻击能力,能够基于部分数据恢复水印信息,而且水印数据扩张大量减少,可嵌入的水印信息量大量增加,算法性能进一步提高。在数据库的版权保护中,该算法具有很好的应用价值。     

脆弱水印技术在关系数据库保护中的应用研究

利用脆弱水印技术,设计并实现了一个关系型数据库防护系统。该防护系统由水印生成、水印嵌入、水印提取和篡改检测四个模块组成。利用水印技术,对数据库信息进行篡改的判断与定位,篡改的元组或属性借用水印技术可实现恢复。实验结果证明了该方法的有效性。     

一种基于混沌变换的数据库零水印算法

将混沌变换引入数据库水印处理,构造了一种基于混沌变换的数据库零水印算法。该算法利用混沌序列筛选数据库记录数据项,筛选出的数据项不依赖于其他的元组,成离散的分布状态。另外,在生成初始水印后又加入了混沌变换置乱水印,因此可提高数据库水印的鲁棒性和安全性。最后对构造的算法进行了仿真实验验证。     

基于图像的关系型数据库水印算法

在关系型数据库中嵌入代表所有权的水印信息,实现其版权保护,是数据库安全领域新的研究热点。该文利用数值型数据最低有效位的变换,提出了一种新的基于图像的数据库水印算法。该算法使用标记算法和向量迭代算法,实现了水印图像在关系型数据库数据中的嵌入。根据水印的分量统计独立性,采用FastICA算法提取出水印图像和原始数据。实验结果表明,在盲测环境中该水印具有很好的抗攻击能力。     

基于相似粗糙集的决策数据库水印

数据库水印因其独有的与其它多媒体水印不同的特征,在水印嵌入时也不能照搬多媒体水印技术.针对其容易破坏数据的使用价值和具有属性顺序敏感性等不足之处,提出了一种基于相似粗糙集的新算法,用粗糙集衡量条件属性的重要性,选出对决策影响最小的数值型属性作为候选属性,是数字水印嵌入前的预处理.按照提出的算法嵌入水印,既不影响数据库的决策,又避免了盲目选择嵌入属性可能造成对数据库完整性和一致性的破坏,有力地保护了数据库的原始性.     

一种新的关系数据库水印算法

在数据库中嵌入水印信息是实现对数据库版权保护的一种有效手段。提出一种基于混沌序列的数据库水印算法。首先将可证明数据库版权的图像进行预处理,提取图像的边缘信息,形成二进制比特流的水印信息等待嵌入。然后记算法标记元组,使数据库元组具有唯一的标识,通过混沌序列根据元组标识选择水印信息在数据库中的嵌入位置,从而提高水印的隐蔽性与分散性。最后,通过Matlab进行仿真实验,证明了此算法具有良好的不可见性和鲁棒性。     

基于预测差扩展的无损数据库水印算法

为满足某些敏感数据应用中对数据真实性的要求,利用预测差扩展思想,提出一种可逆数据库水印方案,当水印数据库未遭受攻击时,可从中无损地恢复原始数据。实验结果表明该无损水印方案在保证水印不可见性的同时,具有一定的鲁棒性,并显示出比其他无损数据库水印更好的抗攻击性能。     

基于双重零水印的数据库版权保护

数据库零水印具有二义性,可能引起数据库的版权纠纷。为此,提出一种数据库版权图像零水印算法。以零宽度不可见字符作为水印符号,将版权图像嵌入宿主数据库,构造一重数据库零水印,同时使用字符型数据Unicode编码提取二重数据库零水印。实验结果表明,该算法可以提高数据库版权保护能力。     

基于汉字字段的关系数据库数字水印研究

提出了一种实用的基于汉字字段的关系数据库数字水印新方案。通过主键、用户密钥集合和水印嵌入间距确定目标属性值。根据定义的规则,计算比较属性值和水印的特征值并将不同位作为水印嵌入位。通过语义分析给出属性域中某个最相关的非上下结构的汉字,嵌入水印的过程就是编辑(插入/删除)该汉字。嵌入的水印具有不可见性,并且不影响数据库的可用性,可实现盲提取。该方案对插入、删除、修改数据库记录以及删除数据库字段等常见数据库更新具有较好的鲁棒性。     

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.     

里德索罗门码数据库水印的研究

在结合现有的各种水印算法的基础上,提出了一种基于交叉里德索罗门码的数字水印方法,其主要思想是：在整体上利用大数选举对水印进行差错控制,在局部引入交叉里德索罗门码对水印信息进行纠错编码,使得水印信息对随机性和突发性错误具有很强的纠错能力。理论分析和实验结果表明,该算法对数据库影响很小,隐蔽性好,在提高水印鲁棒性的同时增加了数据库的水印可嵌入量,具有很好的应用价值。     

基于(t,n)门限的数据库水印算法研究

在已有水印算法的基础上提出一种基于(t,n)门限的数据库水印算法。算法首先利用改进的Lagrange插值多项式秘密地将版权水印分存,得到分存后的二进制水印信息,然后采用单向Hash函数对数据库中的元组进行标记,根据该标记和候选属性MSB位之间的奇偶关系确定水印嵌入位置,最终引入一种匹配关系将二进制水印信息嵌入到数据库的数值型属性中。实验结果表明,该算法具有很好的安全性和抗攻击能力。     

基于水印的数据库所有权保护的安全问题

主要分析了数据库水印系统常见的攻击形式,提出了所有权死锁、伪造所有权和偷窃所有权等攻击形式的数学表达公式,并给出这些攻击形式的完整攻击模型,形式化地分析了产生攻击的原因.在分析这些常见攻击形式的基础上,给出了一般数据库水印系统安全所要满足的必要条件,结合现有的研究成果,分析了实现这些条件的方法,为构建安全的数据库水印系统打下了理论基础.     

数据库水印算法在综合业务系统中的应用

针对数据库数字水印技术主要用于在海量数据信息中嵌入水印信息,为数据所有权方维护自己的资产所有权提供有力证据的特点,介绍关系数据库水印算法在综合业务数据库系统中的应用,给出综合客户信息数据库应用数字水印的实现过程,讨论和分析水印的评测效果。该应用在水印嵌入和提取时对数据库元组只需一次扫描,效率高于原有算法。     

基于遗传算法的关系数据库水印优化算法研究

提出了利用遗传算法在关系数据库海量的元组中选择最优元组进行水印嵌入,实现了水印短时间内的优化嵌入,大大提高了水印嵌入的效率。同时,采用纠错编码技术和投票选取机制来增加水印的鲁棒性。实验结果表明,这种关系数据库水印优化方案大大提高了水印嵌入的效率,并可以较好地协调水印的鲁棒性和数据库可用性之间的矛盾,实现了关系数据库水印的优化。     

基于数值型和非数值型的数据库水印技术

在现有关系型数据库水印算法的基础上,提出一种基于数值型和非数值型的数据库水印算法。以主键、列、时间信息组成一个三元组水印矩阵,将该水印矩阵嵌入到允许冗余操作的属性中。该方案的实施准确定位了属性值的同时,也标记了属性的时间信息。实验结果表明,该算法对属性的篡改、元组的添加、删除具有很好的鲁棒性。