密文数据库检索方法研究与实现

论文摘要

密文数据库检索方法是数据库加密技术研究的难点和重点。目前,对密文数据库检索方法的研究还处于起步阶段,各方面的技术还不成熟,存在一定的缺陷。本文对密文数据库检索方法进行了研究与实现,具体内容如下。分析了密文数据库对加密算法的要求,主要介绍了加密方法中有代表性的两种——分组加密和公开密钥,阐述了它们各自的优点及所存在的问题,并且进行分析比较,得出分组加密更适合密文数据库中对数据的加密要求的结论。对密钥管理与生成方法进行研究。针对当采用数据项级加密粒度时密钥数量多、安全性差和难于管理等问题,提出了一种安全高效的密钥动态生成方法,并对该密钥生成方法的安全性和效率给出了理论证明。针对数值型数据的密文索引,为了解决这种索引方式中,大量的脱密处理影响检索效率问题,设计了一种B+树的分结点加密方法,并通过实验比较,验证了该方法比现有的将整个B+树索引进行加密/脱密的方法有更高的效率。针对字符型数据的密文索引,为了解决这种索引方式中,桶划分函数效率低的问题,提出一种最佳桶划分策略,在桶划分子区间的数目根据安全要求被限定的情况下,利用该桶划分算法建立密文索引可获得最优的查询命中率,减小查询代价,从而平衡了密文索引的安全性和查询效率的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 本文组织结构
• 第2章 数据加密算法
• 2.1 引言
• 2.2 加密算法
• 2.2.1 加密算法体制
• 2.2.2 数据库加密对算法的要求
• 2.2.3 RSA 算法
• 2.2.4 DES 算法
• 2.2.5 其他加密算法
• 2.2.6 加密算法的比较
• 2.3 本章小结
• 第3章 数据库加密密钥生成
• 3.1 引言
• 3.2 密钥管理
• 3.2.1 多级密钥管理体系结构
• 3.2.2 主密钥的安全保护
• 3.3 数据项加密密钥的生成函数
• 3.3.1 数据项加密原理
• 3.3.2 一种安全高效的数据项密钥生成方法
• 3.3.3 数据项密钥生成方法的比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 数值型数据的密文索引实现
• 4.1 引言
• 4.2 B+树的建立与加密
• 4.3 加密数据的检索
• 4.3.1 等值查询
• 4.3.2 范围查询
• 4.3.3 多条件的组合检索
• 4.4 关于B+树的分析
• 4.4.1 性能分析
• 4.4.2 存储空间分析
• 4.4.3 安全性分析
• 4.4.4 关于B+树的阶数m
• 4.5 实验结果
• 4.5.1 叶结点数变化对性能的影响
• 4.5.2 B+树深度变化对性能的影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 字符型数据的密文索引实现
• 5.1 引言
• 5.2 存储模型
• 5.3 最佳桶划分算法
• 5.3.1 现有算法介绍
• 5.3.2 对影响检索效率的参数的研究
• 5.3.3 最佳桶划分算法的提出
• 5.3.4 算法比较与分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢