專利名稱：一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)庫(kù)安全技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，從網(wǎng)絡(luò)上很容易獲得文本、圖片、聲音及視頻等多媒體數(shù)據(jù)。因此，人們對(duì)數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)、所有權(quán)證明及篡改檢測(cè)的需求越來(lái)越迫切。數(shù)字水印技術(shù)被認(rèn)為是一種有效方法，可用于保護(hù)數(shù)字媒體的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。數(shù)字水印是在原始數(shù)據(jù)中嵌入特殊信息(例如表示版權(quán)的多媒體數(shù)據(jù)，一般形象地稱之為水印)，然后產(chǎn)生一個(gè)攜帶水印的數(shù)據(jù)，該水印的存在性不能被人類觀察者感知，但很容易通過(guò)計(jì)算機(jī)程序探測(cè)到。近些年來(lái)，研究人員已意識(shí)到數(shù)據(jù)庫(kù)水印的重要性，特別是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印逐漸成為關(guān)注的焦點(diǎn)。在過(guò)去的十幾年里，大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)水印技術(shù)方案集中在數(shù)值型屬性上嵌入水印， 其研究前提是由水印嵌入對(duì)原始數(shù)據(jù)引起的微小變化是可以接受的。主要思想是確保一些元組中某些屬性的指定數(shù)據(jù)位上含有特定值(即水印信息)。然而，在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)生活中，許多數(shù)據(jù)庫(kù)中也可能含有非數(shù)值型數(shù)據(jù)。例如，城市名稱、藥物名稱、頭發(fā)顏色、姓名及家庭住址等等。對(duì)于非數(shù)值型數(shù)據(jù)，不可能通過(guò)增加、降低屬性值或修改某些數(shù)據(jù)位的方式實(shí)現(xiàn)水印的平滑嵌入，因?yàn)閷?duì)這類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位所做的任何改變都可能使它們失去意義。為了解決這個(gè)問(wèn)題，A. Solanas和J. Domingo-Ferrer提出，對(duì)非數(shù)值型數(shù)據(jù)， 允許數(shù)據(jù)擁有者定義一個(gè)相似函數(shù)，以減少數(shù)據(jù)失真和被修改的元素?cái)?shù)量。但是，數(shù)據(jù)失真仍然存在。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)一個(gè)特定的數(shù)據(jù)庫(kù)而言，為它定義相似函數(shù)并不容易。針對(duì)具有非數(shù)值型多單詞屬性的數(shù)據(jù)庫(kù)版權(quán)保護(hù)，A. Al-Haj和A. Odeh提出了一種基于雙空格隱藏水印信息的數(shù)據(jù)庫(kù)水印算法，而H. Damien等人則通過(guò)在所選屬性內(nèi)改變一個(gè)單詞的水平位置來(lái)實(shí)現(xiàn)水印嵌入。這兩種方法共同點(diǎn)是關(guān)系數(shù)據(jù)幾乎沒(méi)有失真，但不能應(yīng)用到具有任意個(gè)單詞的非數(shù)值型屬性。另外，H. El-Bakry和M. Hamada以及S. Bhattacharya和 A. Cortesi也各自聲稱實(shí)現(xiàn)了無(wú)失真的數(shù)據(jù)庫(kù)版權(quán)保護(hù)水印技術(shù)，其主體思想是基于添加一個(gè)隱藏的元組或元組的分組建立水印。雖然他們的方法對(duì)原始關(guān)系數(shù)據(jù)的可用性沒(méi)有影響，但不能實(shí)現(xiàn)水印的盲檢測(cè)。目前，雖然關(guān)于非數(shù)值型屬性的數(shù)據(jù)庫(kù)水印研究取得了一些成果，但由于上述原因其應(yīng)用有限。例如，對(duì)于具有任意個(gè)單詞的文本型非數(shù)值屬性，如何實(shí)現(xiàn)水印的添加和盲檢，并且保證嵌入水印后文本數(shù)據(jù)的表現(xiàn)不失真的數(shù)據(jù)庫(kù)水印方法，目前尚未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。 由于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中除了含有數(shù)值型數(shù)據(jù)以外，還可能含有文本型屬性等非數(shù)值型數(shù)據(jù)。因此，研究基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入及提取方法具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方
5法，該方法能在具有任意個(gè)單詞的文本型屬性實(shí)現(xiàn)水印嵌入及盲檢，且攜帶水印的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中表現(xiàn)無(wú)失真。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下
一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入及提取方法，它包括數(shù)據(jù)庫(kù)水印機(jī)制的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)水印機(jī)制的步驟； 基于文本型屬性的數(shù)據(jù)庫(kù)水印機(jī)制的設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)庫(kù)模式為R(p，A1, A2，…，Av)，在R中，包含η個(gè)元組，P為主屬性，A1, A2，…，Av 是ν個(gè)文本型屬性且為可嵌入水印的侯選屬性，用ri.P表示第i個(gè)元組的主屬性，用AAj 表示第i個(gè)元組的第j個(gè)屬性，l^i^na^j^v；
對(duì)上述數(shù)據(jù)庫(kù)模式添加水印的機(jī)制是基于對(duì)R中所有元組進(jìn)行分組的方法，水印嵌入以分組為單位進(jìn)行，在每個(gè)分組中只嵌入1位水印碼元，并采用換行符和回車符分別代表二進(jìn)制水印信息的0、1碼元，即將二進(jìn)制水印信息碼元的兩個(gè)狀態(tài)值分別映射為兩個(gè)特殊字符換行符和回車符，并將它們作為水印信息標(biāo)志，在一個(gè)文本屬性值中只嵌入1位水印信息，首先計(jì)算每個(gè)元組的哈希值
H(i) =Hash (Key, ri. P) 1彡 i 彡 η(1)
Key為密鑰，僅為數(shù)據(jù)庫(kù)擁有者所有，HashO為哈希函數(shù)，然后計(jì)算水印嵌入位置 τ t ·
ijuIjJ-
Ltijj= H(i) mod length^iAj) 1 彡 i 彡 η，1 彡 j 彡 ν(2)
length (T1Ai) (1彡i彡η，1彡j彡ν )表示文本屬性值TiA/ 1彡i彡η，1彡j彡ν) 的字符數(shù)目，根據(jù)公式(1)、(2)獲得水印嵌入位置Ltiij (1 ^ i ^ n, J^ ν)以后， 水印嵌入表示為
EmbedffatermarkBit ^iAj, Lti;J, SC) 1彡i彡 η, 1彡 j彡 ν(3)
SC表示一個(gè)特殊字符換行符或回車符，如果當(dāng)前待嵌入的水印信息位為0，則SC為換行符；如果當(dāng)前待嵌入的水印碼元位為1，則SC為回車符，公式(3)表示代表水印碼元的特殊字符sc被嵌在文本屬性值TiAj (i^i^ η, ι ^ j ^ ν)的第Lt^ (1 ^ i ^ n, 1 ^ j ^ ν )個(gè)字符的位置上，依次類推，遍歷每個(gè)分組的所有元組的文本屬性，直到所有水印碼元嵌入完畢；
從上述數(shù)據(jù)庫(kù)模式R中提取水印的機(jī)制是按照水印嵌入機(jī)制采用的方法對(duì)R中的元組重新分組，水印提取以分組為單位進(jìn)行，從一個(gè)分組中只確定1位水印碼元，根據(jù)公式 (1)計(jì)算每個(gè)元組的哈希值，然后計(jì)算水印所在位置Ln ,j
Ln i;J= H(i) mod (length(^.)-1) 1 彡 i 彡 η，1 彡 j 彡 ν(4)
由Ln i;J計(jì)算水印信息碼元
SC' =ExtractffatermarkBit ^iAj, Ln i;J) 1 ^ i ^ n , 1 ^ j ^ ν(5)
如果SC’為換行符，則說(shuō)明提取的水印碼元是0;如果SC’為回車符，則說(shuō)明提取的水印碼元是1，依次類推，遍歷當(dāng)前每個(gè)分組的所有元組的文本屬性，并基于選舉方法確定每個(gè)分組的水印碼元，直到每個(gè)分組的水印碼元提取完畢。所述的一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，水印嵌入的具體步驟是
(1)依照關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)定以下參數(shù)水印W，用戶密鑰Key及分組調(diào)節(jié)因子N ；(2)對(duì)水印數(shù)據(jù)進(jìn)行二值化處理，即將水印W映射為0、1構(gòu)成的二進(jìn)制序列Wm_Bits， 同時(shí)獲得水印碼元長(zhǎng)度Wm_length ；
(3)根據(jù)Wm_length及分組調(diào)節(jié)因子N計(jì)算分組大小e
e=ffm_lengthXN(6)
N是自然數(shù)，由用戶根據(jù)應(yīng)用的實(shí)際情況設(shè)定，一般而言，Wm_length越大，N取小值； Wm_length越小，N取大值；
(4)遍歷R中所有元組，基于公式(1)計(jì)算每個(gè)元組的余數(shù)
Ti. mod=H(i) mod e 1 ^ i ^ η (7)
(5)基于IVmod (1彡i彡η)對(duì)R的所有元組按ivmod (1彡i彡η )遞增順序排序，這樣使得ivmod (1彡i彡η)相同的元組排在一起，完成元組的動(dòng)態(tài)分組；
(6)以分組為單位進(jìn)行水印的嵌入，在分組內(nèi)部，選擇嵌入水印的元組
Ti. mod ( ffm_length-l 1 ^ i ^ n (8)
公式(8)中的IV mod(ln )在這里也代表著分組的序號(hào)，且分組序號(hào)從0開(kāi)始，
依次類推，即只在前Wm_length個(gè)分組中嵌入水印，且在每個(gè)分組的所有文本屬性值中只嵌入1位水印碼元，水印碼元按順序依次被嵌入到不同的分組，具體操作為如果當(dāng)前待嵌入的水印碼元為0，則將換行符嵌入到文本屬性值riA/l彡n, 1 ^ j ^ ν )的第Ltiij (l^i^ η, ι ^ j ^ V )個(gè)字符的位置上；如果當(dāng)前待嵌入的水印碼元為1，則將回車符嵌入到文本屬性值TiAj (1彡i彡η，1 ^ j ^ V )的第Lty (1彡i彡η，1 ^ j ^ ν ) 個(gè)字符的位置上，嵌入位置Lt^ (1 ^ i ^ n, J^ ν)根據(jù)公式(2)計(jì)算獲得；
(7)重復(fù)步驟(6)，直到在前Wm_length個(gè)分組嵌入Wm_length個(gè)水印碼元。所述的一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，水印檢測(cè)的具體步驟是
(1)依照關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)定以下參數(shù)用戶密鑰Key，水印碼元長(zhǎng)度Wm_length及分組調(diào)節(jié)因子N;
(2)根據(jù)公式(1)、(6)、(7)計(jì)算每個(gè)元組分組的哈希余數(shù)ri.mod，l彡i彡η，基于 IV mod對(duì)R的所有元組按A. mod( 1彡i彡η )遞增順序排序，這樣使得Ti. mod( 1彡i彡η ) 相同的元組排在一起，完成元組的動(dòng)態(tài)分組；
(3)以分組為單位進(jìn)行水印的提取，在分組內(nèi)部，根據(jù)公式(8)選擇提取水印的元組， 即只在前Wm_length個(gè)分組中提取水印，從每個(gè)分組確定1位水印碼元，最終的水印碼元按ivmod (1 ^ i ^ n, 1彡j彡ν)遞增順序排列，根據(jù)公式(1)、(4)確定水印碼元所在位置Ln i;J,l ^ i ^ n, 1彡j彡ν，具體操作為如果文本屬性值TiAj (1彡i彡n, 1彡j彡ν )的第Ln i，」(1彡i彡η，1 ^ j ^ ν )個(gè)字符位置上存在換行符，則表明從該位置上提取的水印碼元為0 ；如果文本屬性值αΑ」(1 ^ i ^ n, 1 ^ j ^ ν )的第Ln i;J (1彡i彡η，1 ^ j ^ ν )個(gè)字符位置上存在回車符，則表明從該位置上提取的水印碼元為1，遍歷當(dāng)前每個(gè)分組的所有元組的文本屬性，并采用選舉方法確定每個(gè)分組的最終水印碼元，直到所有分組的水印碼元提取并確定完畢。所述的一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，對(duì)含有文本型屬性的數(shù)據(jù)庫(kù)版權(quán)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，水印信息可被嵌入到具有任意個(gè)單詞或任意長(zhǎng)度的文本屬性值中，被嵌入的表示水印信息的特殊標(biāo)記沒(méi)有改變文本數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的原貌及語(yǔ)義，沒(méi)有影響到其可用性，且水印提取不需要原始數(shù)據(jù)庫(kù)。所述的一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，采用水印機(jī)制，該機(jī)制基于密序排列完成數(shù)據(jù)分組，除了在文本型屬性嵌入水印，該水印機(jī)制還可同樣應(yīng)用于表現(xiàn)為短文本的字符型屬性，并基于多數(shù)選舉的方法確定水印，該機(jī)制對(duì)于元組添加、屬性添加及屬性重排序攻擊具有免疫性，能夠有效抵抗元組修改、元組刪除及屬性刪除攻擊。所述的一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，由于被嵌入的水印標(biāo)記的特殊性，當(dāng)需要重新嵌入水印時(shí)，通過(guò)判斷文本數(shù)據(jù)的特定位置是否存在指定的水印標(biāo)記，以確定只對(duì)未加水印的數(shù)據(jù)嵌入水印。綜合上述技術(shù)方案，基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，將二進(jìn)制水印碼元的兩個(gè)狀態(tài)分別映射為兩個(gè)特殊字符回車符和換行符，然后將它們應(yīng)用到水印的嵌入和提取過(guò)程，是一種新穎的方法。本發(fā)明具有以下主要有益效果
(1)水印信息可被嵌入到具有任意個(gè)單詞或任意長(zhǎng)度的文本屬性值中，被嵌入的表示水印的特殊標(biāo)記沒(méi)有改變文本數(shù)據(jù)原貌及語(yǔ)義，沒(méi)有影響文本數(shù)據(jù)的可用性，且水印提取不需要原始數(shù)據(jù)庫(kù)。(2)采用了一種新的水印機(jī)制，該機(jī)制基于密序排列完成數(shù)據(jù)分組。除了在文本型屬性嵌入水印，該水印機(jī)制還可同樣應(yīng)用于表現(xiàn)為短文本的字符型屬性，并基于多數(shù)選舉的方法確定水印。該機(jī)制對(duì)于元組添加、屬性添加及屬性重排序攻擊具有免疫性，能夠有效抵抗元組修改、元組刪除及屬性刪除攻擊。(3)由于被嵌入的水印的特殊性，當(dāng)需要重新嵌入水印時(shí)，通過(guò)判斷文本數(shù)據(jù)的特定位置是否存在指定的水印標(biāo)，以確定只對(duì)未加水印的數(shù)據(jù)嵌入水印。


圖1為本發(fā)明文本型數(shù)據(jù)水印嵌入前后的在數(shù)據(jù)庫(kù)中的表現(xiàn)圖； 圖2為對(duì)數(shù)據(jù)篡改攻擊的水印提取匹配率模擬圖3為對(duì)元組刪除攻擊的水印提取匹配率模擬圖； 圖4為對(duì)屬性刪除攻擊的水印提取匹配率模擬圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明為含有文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)嵌入水印來(lái)提供保護(hù)。實(shí)施例1
一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，該水印嵌入是指數(shù)據(jù)庫(kù)所有者通過(guò)水印嵌入算法將二值水印圖像與數(shù)據(jù)庫(kù)中的文本型數(shù)據(jù)進(jìn)行混合，保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的版權(quán)，具體計(jì)算步驟如下
(1)設(shè)定數(shù)據(jù)庫(kù)所有者確定若干秘密信息二值水印圖像W，用戶密鑰Key及分組調(diào)節(jié)因子N。(2)將二值水印圖像數(shù)字化為0、1表示的二值序列Wm_Bits，計(jì)算水印碼元長(zhǎng)度 ffm_length,由公式(6)計(jì)算分組大小e。(3)基于分組大小e，根據(jù)公式(1)、(7)分別計(jì)算元組標(biāo)記及哈希余數(shù)mod(ι彡i彡η),并按哈希余數(shù)IVmod(ι彡i彡η)遞增順序?qū)υM排序，實(shí)現(xiàn)元組的分組。(4)在前Wm_length個(gè)分組中分別嵌入每個(gè)水印碼元，以每個(gè)分組為單位進(jìn)行水印嵌入，且每個(gè)分組只嵌入1位水印碼元。對(duì)分組內(nèi)每個(gè)文本型屬性，如果當(dāng)前待嵌入的水印碼元為0，則將換行符嵌入到文本屬性值A(chǔ)Aj (1 ^ i ^ η, 1彡j彡V)的第Ltu (l^i^ η, ι ^ j ^ ν )個(gè)字符的位置上；如果當(dāng)前待嵌入的水印碼元為1，則將回車符嵌入到文本屬性值TiAjη, 1彡j彡V )的第LtiJη, 1彡j彡V) 個(gè)字符的位置上，其中Ltiij (1 < i < n, V )根據(jù)公式(1)、(2)計(jì)算獲得。(5)重復(fù)步驟(4)，直到在前Wm_length個(gè)分組分別嵌入Wm_length個(gè)水印碼元。(6)用帶水印的文本數(shù)據(jù)更新相應(yīng)的原始數(shù)據(jù)。實(shí)施例2
一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印提取方法，如果數(shù)據(jù)庫(kù)R的擁有者A懷疑用戶 B使用的數(shù)據(jù)庫(kù)R’是R的非法復(fù)制品，那么甲可通過(guò)水印提取算法獲取隱藏在R’中的二值圖像水印，以此來(lái)證明數(shù)據(jù)庫(kù)R’是非法盜用的。水印提取與水印嵌入過(guò)程相反。該提取方法具體計(jì)算步驟如下
(I)A所知道的若干秘密信息用戶密鑰Key，圖像水印碼元長(zhǎng)度Wm_length (ffm_ length=水印圖像長(zhǎng)度WidthX水印圖像寬度Height)及分組調(diào)節(jié)因子N。(2)根據(jù)公式(1)、(6)、(7)計(jì)算每個(gè)元組的余數(shù)ivmoda彡i彡η?；趍od (1彡i彡η )對(duì)R’的所有元組按IV mod (1 ^ i ^ η )遞增的順序排序，實(shí)現(xiàn)元組的動(dòng)態(tài)分組。(3)以分組為單位進(jìn)行水印的提取。在分組內(nèi)部，根據(jù)公式(8)選擇提取水印的元組。即只在前Wm_length個(gè)分組中提取水印。從每個(gè)分組確定1位水印碼元，最終的水印碼元按ivmod (1彡i彡η)遞增的順序排列。根據(jù)公式(1)、(4)確定水印碼元所在位置Ln i;J,l ^ i ^ n, 1彡j彡ν。具體操作為如果文本屬性值A(chǔ)Aj (1彡i彡n, 1彡j彡ν )的第Ln i，」(1彡i彡η，1 ^ j ^ ν )個(gè)字符位置上存在回車符，則表明從該位置上提取的水印碼元為1 ；如果文本屬性值αΑ」(1 ^ i ^ n, 1 ^ j ^ ν )的第Ln i;J (1彡i彡η，1 ^ j ^ ν )個(gè)字符位置上存在換行符，則表明從該位置上提取的水印碼元為0。遍歷當(dāng)前每個(gè)分組的所有元組的文本屬性，并采用選舉方法確定每個(gè)分組的最終水印碼元，直到所有分組的水印碼元W’提取并確定完畢。(4)將W，還原為水印圖像。根據(jù)水印圖像大小(WidthXHeight)，將W，按行優(yōu)先順序構(gòu)造僅由O或1構(gòu)成二維數(shù)組BinArray
WidthXHeight，
然后將BinArray
WidthXHeight
中的元素0和元素1分別用黑色和白色的實(shí)際像素值表示，得到二值水印圖像矩陣 BinMatrixffidthxaeight,由BinMatri^dthxileight得到可表示數(shù)據(jù)庫(kù)版權(quán)的二值水印圖像。根據(jù)水印嵌入機(jī)制具體實(shí)施方式
及模擬攻擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果附圖2、3、4可知，本方法對(duì)元組添加、屬性添加與重排序具有100%提取完整水印的能力。對(duì)于數(shù)據(jù)篡改、元組刪除及部分屬性刪除的攻擊比例達(dá)到50%時(shí)，仍有95%左右的水印匹配率。綜上所述，本發(fā)明的基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法是一種可行的、 有效的數(shù)據(jù)庫(kù)保護(hù)方案，并具有攜帶水印的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中表現(xiàn)無(wú)失真、水印魯棒性強(qiáng)、盲檢測(cè)及易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。但是，有必要讓相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域人員認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)輔助說(shuō)明本發(fā)
9明，而并非用作對(duì)本發(fā)明的限定。例如，該水印機(jī)制同樣可以應(yīng)用于短文本的字符型屬性， 水印信息的形式可以任意。所以，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)上述實(shí)施例的變化、 變型等非本質(zhì)改變都屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，其特征在于基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入及提取方法，它包括數(shù)據(jù)庫(kù)水印機(jī)制的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)水印機(jī)制的步驟；基于文本型屬性的數(shù)據(jù)庫(kù)水印機(jī)制的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)模式為R(P，A1, A2，…，Av)，在R中，包含η個(gè)元組，P為主屬性，A1, A2，…，Av 是ν個(gè)文本型屬性且為可嵌入水印的侯選屬性，用ri.P表示第i個(gè)元組的主屬性，用AAj 表示第i個(gè)元組的第j個(gè)屬性，l^i^na^j^v；對(duì)上述數(shù)據(jù)庫(kù)模式添加水印的機(jī)制是基于對(duì)R中所有元組進(jìn)行分組的方法，水印嵌入以分組為單位進(jìn)行，在每個(gè)分組中只嵌入1位水印碼元，并采用換行符和回車符分別代表二進(jìn)制水印信息的0、1碼元，即將二進(jìn)制水印信息碼元的兩個(gè)狀態(tài)值分別映射為兩個(gè)特殊字符換行符和回車符，并將它們作為水印信息標(biāo)志，在一個(gè)文本屬性值中只嵌入1位水印信息，首先計(jì)算每個(gè)元組的哈希值H(i) =Hash (Key, ri. P) 1彡 i 彡 η(1)Key為密鑰，僅為數(shù)據(jù)庫(kù)擁有者所有，HashO為哈希函數(shù)，然后計(jì)算水印嵌入位置 τ t ·ijuIjJ-Ltijj= H(i) mod length^iAj) 1 彡 i 彡 η，1 彡 j 彡 ν(2)length (T1Ai) (1彡i彡η，1彡j彡ν )表示文本屬性值TiA/ 1彡i彡η，1彡j彡ν) 的字符數(shù)目，根據(jù)公式(1)、(2)獲得水印嵌入位置Ltiij (1 ^ i ^ n, J^ ν)以后， 水印嵌入表示為EmbedffatermarkBit ^iAj, Lti;J, SC) 1彡i彡 η, 1彡 j彡 ν(3)SC表示一個(gè)特殊字符換行符或回車符，如果當(dāng)前待嵌入的水印信息位為0，則SC為換行符；如果當(dāng)前待嵌入的水印碼元位為1，則SC為回車符，公式(3)表示代表水印碼元的特殊字符sc被嵌在文本屬性值TiAj (i^i^ η, ι ^ j ^ ν)的第Lt^ (i^i^ n, 1 ^ j ^ ν )個(gè)字符的位置上，依次類推，遍歷每個(gè)分組的所有元組的文本屬性，直到所有水印碼元嵌入完畢；從上述數(shù)據(jù)庫(kù)模式R中提取水印的機(jī)制是按照水印嵌入機(jī)制采用的方法對(duì)R中的元組重新分組，水印提取以分組為單位進(jìn)行，從一個(gè)分組中只確定1位水印碼元，根據(jù)公式 (1)計(jì)算每個(gè)元組的哈希值，然后計(jì)算水印所在位置Ln ,j Ln i;J= H(i) mod (length(^.)-1) 1 彡 i 彡 η，1 彡 j 彡 ν(4)由Ln i;J計(jì)算水印信息碼元SC' =ExtractffatermarkBit ^iAj, Ln i;J) 1 ^ i ^ n , 1 ^ j ^ ν(5)如果SC’為換行符，則說(shuō)明提取的水印碼元是0;如果SC’為回車符，則說(shuō)明提取的水印碼元是1，依次類推，遍歷當(dāng)前每個(gè)分組的所有元組的文本屬性，并基于選舉方法確定每個(gè)分組的水印碼元，直到每個(gè)分組的水印碼元提取完畢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，其特征在于水印嵌入的具體步驟是(1)依照關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)定以下參數(shù)水印W，用戶密鑰Key及分組調(diào)節(jié)因子N；(2)對(duì)水印數(shù)據(jù)進(jìn)行二值化處理，即將水印W映射為0、1構(gòu)成的二進(jìn)制序列Wm_Bits， 同時(shí)獲得水印碼元長(zhǎng)度Wm_length ；(3)根據(jù)Wm_length及分組調(diào)節(jié)因子N計(jì)算分組大小ee=ffm_lengthXN(6)N是自然數(shù)，由用戶根據(jù)應(yīng)用的實(shí)際情況設(shè)定，一般而言，ffm_length越大，N取小值； Wm_length越小，N取大值；(4)遍歷R中所有元組，基于公式(1)計(jì)算每個(gè)元組的余數(shù)Ti. mod=H(i) mod e 1 ^ i ^ η (7)(5)基于IVmod (1彡i彡η)對(duì)R的所有元組按ivmod (1彡i彡η )遞增順序排序，這樣使得ivmod (1彡i彡η)相同的元組排在一起，完成元組的動(dòng)態(tài)分組；(6)以分組為單位進(jìn)行水印的嵌入，在分組內(nèi)部，選擇嵌入水印的元組Ti. mod ( ffm_length-l 1 ^ i ^ n (8)公式(8)中的IV mod(ln )在這里也代表著分組的序號(hào)，且分組序號(hào)從0開(kāi)始，依次類推，即只在前Wm_length個(gè)分組中嵌入水印，且在每個(gè)分組的所有文本屬性值中只嵌入1位水印碼元，水印碼元按順序依次被嵌入到不同的分組，具體操作為如果當(dāng)前待嵌入的水印碼元為0，則將換行符嵌入到文本屬性值riA/l彡n, 1 ^ j ^ ν )的第Ltiij (l^i^ η, ι ^ j ^ V )個(gè)字符的位置上；如果當(dāng)前待嵌入的水印碼元為1，則將回車符嵌入到文本屬性值TiAj (1彡i彡η，1 ^ j ^ V )的第Lty (1彡i彡η，1 ^ j ^ ν ) 個(gè)字符的位置上，嵌入位置Lt^ (1 ^ i ^ n, J^ ν)根據(jù)公式(2)計(jì)算獲得；(7)重復(fù)步驟(6)，直到在前Wm_length個(gè)分組嵌入Wm_length個(gè)水印碼元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，其特征在于水印檢測(cè)的具體步驟是(1)依照關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)定以下參數(shù)用戶密鑰Key，水印碼元長(zhǎng)度Wm_length及分組調(diào)節(jié)因子N;(2)根據(jù)公式(1)、(6)、(7)計(jì)算每個(gè)元組分組的哈希余數(shù)ri.mod，l彡i彡η，基于 IV mod對(duì)R的所有元組按A. mod( 1彡i彡η )遞增順序排序，這樣使得Ti. mod( 1彡i彡η ) 相同的元組排在一起，完成元組的動(dòng)態(tài)分組；(3)以分組為單位進(jìn)行水印的提取，在分組內(nèi)部，根據(jù)公式(8)選擇提取水印的元組， 即只在前Wm_length個(gè)分組中提取水印，從每個(gè)分組確定1位水印碼元，最終的水印碼元按ivmod (1 ^ i ^ n, 1彡j彡ν)遞增順序排列，根據(jù)公式(1)、(4)確定水印碼元所在位置Ln i;J,l ^ i ^ n, 1彡j彡ν，具體操作為如果文本屬性值TiAj (1彡i彡n, 1彡j彡ν )的第Ln i，」(1彡i彡η，1 ^ j ^ ν )個(gè)字符位置上存在換行符，則表明從該位置上提取的水印碼元為0 ；如果文本屬性值αΑ」(1 ^ i ^ n, 1 ^ j ^ ν )的第Ln i;J (1彡i彡η，1 ^ j ^ ν )個(gè)字符位置上存在回車符，則表明從該位置上提取的水印碼元為1，遍歷當(dāng)前每個(gè)分組的所有元組的文本屬性，并采用選舉方法確定每個(gè)分組的最終水印碼元，直到所有分組的水印碼元提取并確定完畢。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，其特征在于對(duì)含有文本型屬性的數(shù)據(jù)庫(kù)版權(quán)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，水印信息可被嵌入到具有任意個(gè)單詞或任意長(zhǎng)度的文本屬性值中，被嵌入的表示水印信息的特殊標(biāo)記沒(méi)有改變文本數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的原貌及語(yǔ)義，沒(méi)有影響到其可用性，且水印提取不需要原始數(shù)據(jù)庫(kù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，其特征在于采用水印機(jī)制，該機(jī)制基于密序排列完成數(shù)據(jù)分組，除了在文本型屬性嵌入水印，該水印機(jī)制還可同樣應(yīng)用于表現(xiàn)為短文本的字符型屬性，并基于多數(shù)選舉的方法確定水印， 該機(jī)制對(duì)于元組添加、屬性添加及屬性重排序攻擊具有免疫性，能夠有效抵抗元組修改、元組刪除及屬性刪除攻擊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，其特征在于由于被嵌入的水印標(biāo)記的特殊性，當(dāng)需要重新嵌入水印時(shí)，通過(guò)判斷文本數(shù)據(jù)的特定位置是否存在指定的水印標(biāo)記，以確定只對(duì)未加水印的數(shù)據(jù)嵌入水印。
全文摘要
一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入方法，本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)庫(kù)安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于文本型屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)水印嵌入及提取方法。本方法包括在文本型屬性嵌入水印的數(shù)據(jù)庫(kù)水印機(jī)制的設(shè)計(jì)，以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)水印機(jī)制的步驟。本發(fā)明針對(duì)文本型屬性的特點(diǎn)，將水印碼元的二值狀態(tài)分別映射為回車符和換行符，將它們作為水印標(biāo)記嵌入文本屬性值。水印標(biāo)記對(duì)數(shù)據(jù)原貌、語(yǔ)義及可用性無(wú)影響，水印提取不需要原始數(shù)據(jù)庫(kù)。該方法適用于含有文本型屬性的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)文本型屬性的單詞數(shù)沒(méi)有限制。本方法對(duì)元組添加、屬性添加及屬性重排序攻擊具有免疫性，能有效抵抗元組修改、元組刪除及屬性刪除攻擊，可用于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的保護(hù)。
文檔編號(hào)G06F21/24GK102184243SQ201110127528
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者姬曉霜, 張立忠, 蔡萬(wàn)鴻, 陳馨 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)化工大學(xué)