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随着办公自动化进程的加快,数据库的作用越来越大,越来越需要专业的数据服务提供机构来解放相应数据库管理的负担。同时,数据库的信息安全问题也越来越受到人们的重视。在这种背景下数据管理领域DAS(Database as a Service)的思想被正式提出。在DAS范式中,第三方服务提供商把数据存储作为一种服务提供给它的客户,以无缝机制创建、存储和连接他们所需的数据。在这种机制中,由于不可信的数据库服务提供商可以越过访问控制任意读取用户数据,因此用户的数据隐私和安全受到很大威胁。在数据存储端不可信的情况下,保证数据安全性的最好的办法就是对数据进行加密。但是在数据被加密的情况下,进行检索时需要解密所有密文,然后再取出符合检索要求的结果。在解密所有密文时,如果得到的相应明文内容被监视,容易产生安全性问题。另一方面,也会极大影响数据库检索的性能。
针对上述需求背景,本文对数据库加密和密文数据检索领域数值型数据和字符型数据的加密与密文检索分别进行了研究。在数值型数据的加密与密文检索方面,由于加密破坏了原始数据的可比较性和有序性,范围检索成为一个亟待解决的难题。在这方面,本文提出了一种基于桶划分的算法,可以高效适应总数据量的增减,同时又保持很好的安全性,避免基于频率的攻击。
在字符型数据的加密与密文检索方面,由于加密破坏了原始数据的几乎所有字符特性,目前基于特征值匹配技术,精确检索能得到较好的效果,但是实现模糊检索却非常困难。本文提出了一种基于字符型数据分词的特征值匹配技术,能够实现模糊检索,同时又保持较高的保密性能。
最后,本文介绍了加密数据库中密钥管理相关的工作。密钥的分配和管理在数据库加密与密文检索中起到关键性作用,它直接决定了加密操作的安全性。然而在服务器端不可信的DAS模型中,密钥管理工作变得复杂,本文基于实用性比较高的二级密钥转换表方案,给出了密钥创建、用户密钥更新、用户类密钥更新、数据主密钥更新和权限修改等的密钥管理综合解决方案,并在密钥创建领域提出了实际可用并且高度安全的具体密钥生成技术。