云數(shù)據(jù)庫(kù)是一種新興的外包數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式,是在Saa S(Software as a Service)成為應(yīng)用趨勢(shì)的大背景下發(fā)展起來(lái)的關(guān)系數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。出于對(duì)數(shù)據(jù)安全的考慮,外包者更傾向于存儲(chǔ)密文以降低數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)。然而直接外包密文將導(dǎo)致數(shù)據(jù)應(yīng)用難度劇增,并大大提升了本地和云端的交互開銷。因此學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的學(xué)者們均在探討直接基于密文完成數(shù)據(jù)功能的可行性。面向云數(shù)據(jù)庫(kù)的中間件加密框架應(yīng)用(如Crypt DB)是一種典型的安全數(shù)據(jù)外包形式,借助數(shù)據(jù)屬性分拆和中間件改寫查詢的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了密文數(shù)據(jù)查詢。本文做了三個(gè)方面的工作創(chuàng)新:·本文提出一種基于中間件的通用密文數(shù)據(jù)庫(kù)外包框架CPD(the client-proxydatabase framework),將密文列分為主列(對(duì)稱算法以完成解密操作)和輔助列(屬性加密算法以完成功能運(yùn)算),并借助中間件來(lái)重寫和追加查詢語(yǔ)句,從而實(shí)現(xiàn)與密文數(shù)據(jù)相關(guān)的查詢功能。該框架不依賴輔助進(jìn)程或數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展,可在非擴(kuò)展型云數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用場(chǎng)景下受益。·本文提出一種支持通配符的模糊搜索加密算法ws FSE(wildcards-supported fuzzy search encryption),以支持密文數(shù)據(jù)上的like子句查詢。該算法構(gòu)造了兩類輔助列,局部敏感哈希列(支持相似性搜索)和布隆過(guò)濾列(支持最大化子串匹配),并通過(guò)對(duì)查詢語(yǔ)句的自適應(yīng)改寫,實(shí)現(xiàn)了密文數(shù)據(jù)上的模糊搜索�！け疚奶岢鲆环N分?jǐn)?shù)式動(dòng)態(tài)保序加密算法Fm OPE(fractional mutable orderpreserving encryption),以支持密文數(shù)據(jù)上的保序運(yùn)算。該算法借助分?jǐn)?shù)式編碼方法組織保序密文,以減少密文持久化與動(dòng)態(tài)化過(guò)程中的更新次數(shù),并通過(guò)對(duì)比平衡策略(AVL樹、紅黑樹、替罪羊樹、伸展樹、堆樹)和應(yīng)用優(yōu)化方案來(lái)獲得良好的執(zhí)行性和效率性。綜上所述,本文針對(duì)不支持UDF擴(kuò)展的云數(shù)據(jù)庫(kù)場(chǎng)景下的密文數(shù)據(jù)外包問(wèn)題,給出了一種通用化的解決方案,并提出兩種滿足框架的新型加密算法。本文探討了框架的安全性與應(yīng)用性,并在人工數(shù)據(jù)集和真實(shí)數(shù)據(jù)集中進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明了該方案具有較好的運(yùn)行效果。
【學(xué)位單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP311.13;TP309.7
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 本文工作與貢獻(xiàn)
    1.3 組織結(jié)構(gòu)
第二章 研究現(xiàn)狀
    2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)安全外包框架研究現(xiàn)狀
    2.2 搜索加密算法研究現(xiàn)狀
    2.3 保序加密算法研究現(xiàn)狀
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于中間件的通用密文數(shù)據(jù)庫(kù)外包框架
    3.1 相關(guān)知識(shí)
        3.1.1 多樣化加密層特性
        3.1.2 框架的不足與改進(jìn)
    3.2 面向數(shù)據(jù)庫(kù)的通用中間件加密框架
        3.2.1 Crypt-JDBC模型
        3.2.2 多密文列存儲(chǔ)形式
        3.2.3 改進(jìn)的等值連接列
        3.2.4 列名對(duì)應(yīng)關(guān)系改進(jìn)
        3.2.5 查詢語(yǔ)句的改寫過(guò)程
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    3.4 本章小結(jié)
第四章 帶通配符的模糊搜索算法
    4.1 問(wèn)題定義
        4.1.1 前置知識(shí)
        4.1.2 算法功能定義
        4.1.3 安全性分析
    4.2 帶通配符查詢的模糊搜索加密算法
        4.2.1 兩類輔助列：c-LSH和c-BF
        4.2.2 自適應(yīng)查詢改寫算法
        4.2.3 基于c-LSH列的安全優(yōu)化改進(jìn)
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.3.1 局部敏感哈希列評(píng)估
        4.3.2 布隆過(guò)濾器列評(píng)估
        4.3.3 自適應(yīng)查詢重寫算法評(píng)估
        4.3.4 算法執(zhí)行效率評(píng)估
    4.4 本章小結(jié)
第五章 分?jǐn)?shù)式動(dòng)態(tài)保序加密算法
    5.1 問(wèn)題定義
    5.2 基于中間件的分?jǐn)?shù)式動(dòng)態(tài)保序加密算法
        5.2.1 框架概述
        5.2.2 分?jǐn)?shù)式編碼方法
        5.2.3 樹索引平衡策略
        5.2.4 查詢改寫方法
        5.2.5 優(yōu)化改進(jìn)策略
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.3.1 平衡策略評(píng)估
        5.3.2 優(yōu)化方案評(píng)估
        5.3.3 算法執(zhí)行效率評(píng)估
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文和科研情況

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本文編號(hào)：2859532