面向云数据库的中间件加密算法研究

发布时间：2020-10-28 03:44

　　 云数据库是一种新兴的外包数据存储形式,是在Saa S(Software as a Service)成为应用趋势的大背景下发展起来的关系数据存储技术。出于对数据安全的考虑,外包者更倾向于存储密文以降低数据风险。然而直接外包密文将导致数据应用难度剧增,并大大提升了本地和云端的交互开销。因此学术界和工业界的学者们均在探讨直接基于密文完成数据功能的可行性。面向云数据库的中间件加密框架应用(如Crypt DB)是一种典型的安全数据外包形式,借助数据属性分拆和中间件改写查询的设计实现了密文数据查询。本文做了三个方面的工作创新:·本文提出一种基于中间件的通用密文数据库外包框架CPD(the client-proxydatabase framework),将密文列分为主列(对称算法以完成解密操作)和辅助列(属性加密算法以完成功能运算),并借助中间件来重写和追加查询语句,从而实现与密文数据相关的查询功能。该框架不依赖辅助进程或数据库扩展,可在非扩展型云数据库应用场景下受益。·本文提出一种支持通配符的模糊搜索加密算法ws FSE(wildcards-supported fuzzy search encryption),以支持密文数据上的like子句查询。该算法构造了两类辅助列,局部敏感哈希列(支持相似性搜索)和布隆过滤列(支持最大化子串匹配),并通过对查询语句的自适应改写,实现了密文数据上的模糊搜索。·本文提出一种分数式动态保序加密算法Fm OPE(fractional mutable orderpreserving encryption),以支持密文数据上的保序运算。该算法借助分数式编码方法组织保序密文,以减少密文持久化与动态化过程中的更新次数,并通过对比平衡策略(AVL树、红黑树、替罪羊树、伸展树、堆树)和应用优化方案来获得良好的执行性和效率性。综上所述,本文针对不支持UDF扩展的云数据库场景下的密文数据外包问题,给出了一种通用化的解决方案,并提出两种满足框架的新型加密算法。本文探讨了框架的安全性与应用性,并在人工数据集和真实数据集中进行验证,结果表明了该方案具有较好的运行效果。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP311.13;TP309.7
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 本文工作与贡献
    1.3 组织结构
第二章 研究现状
    2.1 数据库安全外包框架研究现状
    2.2 搜索加密算法研究现状
    2.3 保序加密算法研究现状
    2.4 本章小结
第三章 基于中间件的通用密文数据库外包框架
    3.1 相关知识
        3.1.1 多样化加密层特性
        3.1.2 框架的不足与改进
    3.2 面向数据库的通用中间件加密框架
        3.2.1 Crypt-JDBC模型
        3.2.2 多密文列存储形式
        3.2.3 改进的等值连接列
        3.2.4 列名对应关系改进
        3.2.5 查询语句的改写过程
    3.3 实验结果
    3.4 本章小结
第四章 带通配符的模糊搜索算法
    4.1 问题定义
        4.1.1 前置知识
        4.1.2 算法功能定义
        4.1.3 安全性分析
    4.2 带通配符查询的模糊搜索加密算法
        4.2.1 两类辅助列：c-LSH和c-BF
        4.2.2 自适应查询改写算法
        4.2.3 基于c-LSH列的安全优化改进
    4.3 实验结果
        4.3.1 局部敏感哈希列评估
        4.3.2 布隆过滤器列评估
        4.3.3 自适应查询重写算法评估
        4.3.4 算法执行效率评估
    4.4 本章小结
第五章 分数式动态保序加密算法
    5.1 问题定义
    5.2 基于中间件的分数式动态保序加密算法
        5.2.1 框架概述
        5.2.2 分数式编码方法
        5.2.3 树索引平衡策略
        5.2.4 查询改写方法
        5.2.5 优化改进策略
    5.3 实验结果
        5.3.1 平衡策略评估
        5.3.2 优化方案评估
        5.3.3 算法执行效率评估
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文和科研情况

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 胡磊;;认证加密算法专栏序言[J];密码学报;2018年01期

2 龚雪;张育钊;庄铭杰;唐加能;;基于动态可变参数的复合混沌系统的语音加密算法研究[J];声学技术;2016年06期

3 夏红星;郑庆华;;认证加密算法的发展与研究[J];网络安全技术与应用;2016年11期

4 刘得源;李辉;贝静静;王恒;颜斌;;可视加密算法的安卓系统实现[J];网络安全技术与应用;2017年03期

5 汪亚;魏国珩;魏巍;;面向RFID应用的轻量级加密算法分类模型研究[J];计算机与数字工程;2017年06期

6 赵涛;黄芬;;基于三种经典图像加密算法的探讨[J];电脑迷;2017年12期

7 王宏波;蒋淑玲;;云计算环境下混合加密算法研究与实现[J];信息记录材料;2017年07期

8 任勇金;;基于混沌系统的图像加密算法研究[J];数字技术与应用;2012年06期

9 商雨;;对蓝牙技术中的加密算法的进一步探讨[J];科技资讯;2009年06期

10 王荣福;;加密算法遭到重创[J];互联网周刊;2007年02期

相关博士学位论文 前10条

1 李丕;高维非线性系统的加密算法与混沌同步研究[D];大连理工大学;2018年

2 廉士国;多媒体快速加密算法研究[D];南京理工大学;2005年

3 李娟;卫星图像的三维可逆映射加密算法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

4 周庆;数字图像快速加密算法的设计与分析[D];重庆大学;2008年

5 孙江林;图像快速加密算法研究[D];重庆大学;2017年

6 程海;基于FPGA的图像加密关键技术研究[D];黑龙江大学;2015年

7 朱和贵;信息安全中混沌图像加密算法及其相关问题研究[D];吉林大学;2014年

8 向涛;基于数字混沌的加密算法和密钥协商协议的研究[D];重庆大学;2008年

9 彭凝多;云计算环境下隐私与数据保护关键技术研究[D];电子科技大学;2014年

10 王丽丰;视频信息加密技术的研究[D];北京邮电大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 李宁;基于MapReduce的分布式图像加密算法的设计与实现[D];吉林大学;2018年

2 张长富;基于混沌理论的多安全级别视频加密算法研究与应用[D];东北大学;2016年

3 陈鹤;面向云数据库的中间件加密算法研究[D];华东师范大学;2018年

4 吕群;基于混沌系统的图像加密算法研究[D];江南大学;2018年

5 王晓雷;基于动态猫映射和Unix时间戳的图像加密算法研究[D];河南师范大学;2018年

6 司德成;基于混沌的敏感数据加密研究[D];杭州电子科技大学;2018年

7 郝永放;基于NFC技术的防伪溯源管理系统的设计与实现[D];杭州电子科技大学;2018年

8 周炳;面向单片机及嵌入式系统的加密算法研究[D];湖北师范大学;2018年

9 马文林;基于多图像的加密与隐藏算法研究[D];安徽工程大学;2018年

10 栗岳平;基于多翼超混沌吸引子的图像加密算法的研究与设计[D];湖南大学;2018年

本文编号：2859532