本文關(guān)鍵詞：非關(guān)系數(shù)據(jù)庫加密模型的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：進(jìn)入移動互聯(lián)網(wǎng)的時代,隨著以電商平臺、SNS社交網(wǎng)絡(luò)以及云計算為代表的互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量在以幾何級的速度增長。傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)已經(jīng)無法應(yīng)對海量數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)的高并發(fā)讀寫,因此涌現(xiàn)了大量的非關(guān)系數(shù)據(jù)庫來解決海量數(shù)據(jù)存儲和高并發(fā)讀寫的問題。2009年是非關(guān)系數(shù)據(jù)庫發(fā)展的元年,由于非關(guān)系數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)時間較短,對非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的研究大部分集中在如何設(shè)計具有高可靠性,高可用性以及高可擴(kuò)展性的數(shù)據(jù)存儲模型上,對于非關(guān)系數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)存儲安全性上的研究,幾乎是空白。在數(shù)據(jù)安全上基本上就是簡單使用一般加密算法,對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密,需要使用明文數(shù)據(jù)的時候,再進(jìn)行解密。這樣的數(shù)據(jù)保護(hù)模式,在數(shù)據(jù)加解密上消耗太多的計算資源。同時,在數(shù)據(jù)解密過程中,還可能會讓黑客或者惡意管理員,非法獲取明文數(shù)據(jù)。因此,作者對非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的安全性進(jìn)行了深入的研究,提出并設(shè)計了一種不需要解密數(shù)據(jù),就可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的加密模型。作者首先調(diào)研并分析了國內(nèi)外在數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域的相關(guān)研究,常用的加密算法如隨機(jī)加密算法、確定型加密算法、保序加密算法、同態(tài)加密算法和密文檢索算法等。同時調(diào)研了關(guān)系數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的加密方案,如SUNDR、CryptDb和Depot等。其次,作者對非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的加密模型進(jìn)行了設(shè)計,對不同類型的數(shù)據(jù),采用不同的加密算法。對不同類型的數(shù)據(jù)操作方式,采用了不同的加密強(qiáng)度。另外,專門研究并設(shè)計了一種支持正則表達(dá)式的字符串密文檢索算法。采用了洋蔥加密模式,對明文數(shù)據(jù)進(jìn)行分層加密,在最外層的密文,加密強(qiáng)度最強(qiáng),支持的操作也最少；越往里的層,加密強(qiáng)度相對減弱,支持的操作也逐漸增加,這樣在滿足不同操作需求的情況下,盡可能的保證數(shù)據(jù)加密的強(qiáng)度。再次,作者對非關(guān)系數(shù)據(jù)庫加密模型中的密鑰做了合理的管理,保證用戶在離線情況下,數(shù)據(jù)是安全的。第四,對整個加密模型進(jìn)行了安全性的驗證與評估,同時對模型的性能進(jìn)行了分析。非關(guān)系數(shù)據(jù)庫加密模型(以MongoDb為實驗對象)經(jīng)過實際的實驗測試,得到了很好的加密效果,同時在數(shù)據(jù)膨脹率(密文數(shù)據(jù)與明文數(shù)據(jù)大小之比)根據(jù)不同的加密算法,成線性變化,在可接受范圍之內(nèi)。同時加密后,對數(shù)據(jù)庫的讀寫性能的影響也在可接受范圍之內(nèi)。為非關(guān)系數(shù)據(jù)庫加密模型的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：非關(guān)系數(shù)據(jù)庫 加密模型 同態(tài)加密 數(shù)據(jù)保護(hù)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP311.13;TP309
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述16-19
• 1.3 研究內(nèi)容19-20
• 1.4 研究意義20-21
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)21-23
• 第二章 相關(guān)技術(shù)分析23-35
• 2.1 相關(guān)理論與技術(shù)綜述23-24
• 2.2 Random(RND)隨機(jī)加密算法24-30
• 2.2.1 CBC-AES算法24-29
• 2.2.2 Blowfish算法29-30
• 2.3 Deterministic(DET)確定型加密算法30-32
• 2.4 Order-preseving encryption(OPE)保序加密算法32-33
• 2.5 Homomorphic encryption(HOM)同態(tài)加密算法33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 支持正則表達(dá)式的密文檢索算法的設(shè)計35-47
• 3.1 相關(guān)密文檢索算法概述35-37
• 3.2 SCA密文檢索算法概述37-38
• 3.3 SCA算法的設(shè)計38-40
• 3.3.1 SCA的定義38
• 3.3.2 SCA的詳細(xì)設(shè)計38-39
• 3.3.3 SCA對常用止則表達(dá)式的支持39-40
• 3.4 SCA算法的安全性分析40-41
• 3.4.1 信任和攻擊模型40-41
• 3.4.2 SCA安全分析41
• 3.5 SCA算法的性能分析41-45
• 3.6 本章小結(jié)45-47
• 第四章 非關(guān)系數(shù)據(jù)庫加密模型的設(shè)計與實現(xiàn)47-57
• 4.1 非關(guān)系數(shù)據(jù)庫加密模型概述47-49
• 4.2 密文狀態(tài)下的數(shù)據(jù)查詢設(shè)計49-51
• 4.3 可調(diào)整加密強(qiáng)度的模式設(shè)計51-53
• 4.4 多用戶模式的方案設(shè)計53-55
• 4.5 模型安全分析55-56
• 4.6 對索引以及Map/Reduce的支持56
• 4.7 本章小結(jié)56-57
• 第五章 非關(guān)系數(shù)據(jù)庫加密模型實驗分析57-63
• 5.1 實驗環(huán)境57
• 5.2 實驗測試方法57
• 5.3 實驗結(jié)果對比57-60
• 5.4 實驗結(jié)果分析60-61
• 5.5 本章小結(jié)61-63
• 第六章 總結(jié)和展望63-67
• 6.1 工作總結(jié)63-64
• 6.2 研究創(chuàng)新點64-65
• 6.3 未來工作展望65
• 6.4 本章小結(jié)65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-73
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果73

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