【word】 基于自定义约束的关系数据库水印算法

【word】 基于自定义约束的关系数据库水印算法 基于自定义约束的关系数据库水印算法 第31卷第1期 2012年2月 兰州交通大学 JournalofLanzhouJiaotongUniversity V01.31No.1 Feb.2012 文章编号:1001—4373(2012)01?0111-03 基于自定义约束的关系数据库水印算法 李天伦,张忠林 (兰州交通大学电子与信息工程学院,甘肃兰州730070) 摘要:针对现有水印算法的不足,提出了在数值型属性中嵌入水印的一种新方法.算法先筛选出满足嵌入水印信 息的属性,将它们划分成若干个等大的子集,然后对每个子集根据自定义的误差允许范围对子集进行筛选,确定水 印嵌入的位置及水印信息0或者1.实验证明该算法具有很好的鲁棒性. 关键词:关系数据库}数字水印;水印 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 中图分类号:TP309.2文献标志码:A 关系型数据库[1]是建立在关系数据库模型基础 上的数据库,借助于集合代数等概念和方法来处理 数据库中的数据.关系数据库技术出现在2O世纪 70年代,到90年代已经比较成熟.随着关系型数据 库技术的发展,关系数据库的安全问题也越来越得 到人们的重视. 在国外,文献[-2-3-]先后提出将数字水印技术在 关系数据库中应用.我国的数字水印研究工作大约 从2003年开始,很多研究人员在从事关系数据库数 字水印的研究工作[4].文献E73分析了RAgrawal提 出的对数值型属性值进行标记策略的两个缺点:1) 在嵌人水印信息时,没有充分考虑被标记属性值的大 小.事实上属性值的绝对值大小决定着可以提供的可 标记位的多少,绝对值大的属性值可以为水印嵌入算 法提供较多的可标记位,绝对值小的属性值恰恰相 反.2)没有充分考虑到关系数据中属性的排列顺序. 也就是说只要关系数据库受到改变属性顺序的攻击, 水印信息就无法通过水印检测算法检测出来. 本文提出的关系数据库水印算法不但克服了上 述算法的不足,而且具有鲁棒性,安全性等特点.该 算法引进自定义约束参数:数据库中数值型属性值 允许的误差变化范围c和自定义子集嵌入约束条 件,前者筛选了可以嵌人水印信息的数值型子集, 后者确定了数值型属性嵌入水印的位置及内容. 1水印算法 1.1基本思想 首先根据c筛选出符合条件的数值型属性集 收稿日期:2011—09—01 作者简介:李天伦(1987一),男,山东泰安人,硕士生 合,然后将属性值集合划分为若干个等大的子集,根 据子集嵌入约束条件确定水印信息的嵌人位置及 内容.水印检测则根据c和作为密钥来进行检测. 本文用到的符号表示做如下说明: 定义1对每个属性值利用Hash函数散列得 N---进制序列记作:C={C1,C2,…,C”,C},l”t为 二进制序列的个数,C表示第i位的二进制位. 定义2设关系数据库为R(P,A”,A”, A),其中:P为主键;A”A..’A为个数值型 属性列;R由m个元组r..’,…,r埘组成,每个元 组r都存在主键r.P和个数值型属性值r.A…, r.A”,r.A,可以得到m×靠个数值型属性值. 1.2嵌入算法 1.2.1划分子集 首先,对关系数据库进行子集划分,然后以每个 子集为嵌人单位子集,分别嵌人水印信息.子集划分 步骤具体如下: 对m×个数值型属性值(由定义2可以得到) 进行筛选的步骤具体如下: 1)计算每个数值型属性值r.在约束条件 c下水印信息韵嵌入范围 ,一Ulog2(r.A×c)-J(1) 其中:LJ表示向上取整. 2)若e<0,表示数值型值中没有可以嵌人的 标记位,返回步骤1),继续计算下一个属性值;若 s?o,表示数值型属性中存在可嵌人水印的位信 息,加入得到筛选的数值型属性集. 兰州交通大学第31卷 3)将筛选的属性值进行Hash函数编码,然后 根据编码由小到大的顺序排序. 4)将3)得到的数值型属性集合分成若干个等 大的子集. 1.2.2水印嵌入 水印信息的嵌人过程是以每个子集为单位的, 其嵌人过程如下: 1)首先将子集中的每个属性值利用Hash函数 散列得到二进制序列. 2)确定每个属性值的待嵌入水印信息的位置 及内容的方法是:为二级制序列的位数,引人参数 k进行下列算法 For(k一0;k++;k<n) { 将二进制序列的第k位分别拟嵌人0和1,拟嵌 入规则是这样的:如果第k位为0,则在第k位与第k +1位之间拟嵌入1;如果第k位为1,则在第k位与 第k+1位之间位拟嵌入0.然后将拟嵌入的数值型 属性转成1O进制数,计算改变比例,一拟嵌入水 印后的10进制数/未嵌入水印的属性值(2) if(v<=p) 嵌入水印信息, else 循环下一位二进制位. } 3)循环1),2)得到嵌入水印信息的子集. 4)对于下一个子集,循环上述操作. 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 如图1所示. 图1水印嵌入算法 流程图 破产流程图 免费下载数据库流程图下载数据库流程图下载研究框架流程图下载流程图下载word Fig.1Flowchartofwatermarkembeddingalgorithm 1.3水印信息检测算法 水印信息的检测过程与嵌入过程类似,步骤如下: 1)首先根据密钥c将待检测数据库的数值型 属性值集合分为等大的若干个子集,并排序.方法与 嵌人水印的方法类似. 2)对每个子集中的每个属性值利用Hash函数 散列得N---进制序列 3)确定待检测数值型属性的水印信息.为二 级制序列的二进制位的个数. F0r(j一0;j++<n) { if(q一=ci+1)continue~ else { 将二进制序列的第位拟删除,拟删除后 的二进制序列为C将转成1O进制数Z, if(待检测的数值型属性值/Z<一p) 确定第j位为嵌人位,水印信息为第j位的二级制数值 else 继续循环 } } 4)对于下个子集,循环上述操作,直到最后一 个子集结束. 2仿真实验 实验所用到的数据库为某地质局的统计数据, 选取其中的19822个数值型数据做为基础数据进 行试验.后台数据库系统采用SQIServer2005,编 程环境为C#,工具为MicrosoftVisualStudio 2008,计算机环境为WindowsXP,2.81GHz,1GB 内存,AMDAthlonIIx2240处理器. 2.1鲁棒性分析 当选取的c0A一0.0001时,测得29010个数值 型属性满足水印的嵌入的条件,将29010个属性值 分成18组,即18个子集.令子集嵌入约束条件P分 别为0.1,0.2,0.5,得到的实验结果如图2,图3所 示. 图3中x轴表示数值子集,y轴表示嵌入水印 后数值相对原始数据的误差. 图2,图3说明:当自定义约束条件P越大,嵌入 的水印信息位越多,嵌入后对原始数据的可用性影响 越大;当P取值较小时,如取值0.1,嵌入水印信息相 对较少,对原始数据的更改较小,误差率很小.所以P 在允许的误差范围内(最好在0,0.4之间)取值时, 对原始数据的更改较小,不影响原始数据的可用性. 仿真图4显示,在子集更改比例小于409/6的情 况下检测出的水印匹配率都在96以上.因此本算 壶 第1期李天伦等:基于自定义约束的关系数据库水印算法113 图2水印嵌入个数的分布图 Fig.2Distributionofwatermarkembeddingnumber 嵌入水印后数据变化的误差分布图 Errordislributionofdatachangingafter watermarkembedding 所以该算法就有很好的安全性. 文献[73中,用于对划分的子集的每个数值型属 性确定嵌入位置及水印信息的方法相对于本文提出 的方法较为复杂,并且在数据水印检测过程中,需知 道原始数据库被嵌入水印的属性值的相关信息,而 本文提出的方法不需要嵌人过程中 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 的相关信 息,具有简单性. 3结语 本文在文献[7]的算法基础上提出了一种改进 的新算法,它采用自定义的两个约束条件:数据库中 数值型属性值允许的误差变化范围c和自定义子 集嵌入约束条件P分别来确定划分子集的个数与 水印信息的嵌入位置及嵌入内容.在检测过程中只 有知道这两个约束条件作为密钥才能进行检测. 下一步的主要工作是确保对数据库影响最小的 情况下提高水印信息嵌入的效率. 参考文献: Eli王志梅.关系数据库基础与技术[M].北京:国防工业 出版社,2007. 子集更改比例(10鬈)E4]牛夏牧,赵亮,黄文军,等?利用数字水印技术 实现数据 图4子集更改检测匹配率库的权保护口]?电 子,2003,31(12):2050—2053? 量4Matchin翟rate0f蚰llsetclIangedetec=titmE5]黄敏,张浩,黄加恒? 一种基于数据库的水印技术[J]- 要具有很好的鲁棒性.[]/~,易m叶,20青0. 5 基 ,41 于 (10) A :1 数 53 据 - 15 库 6. 水印嵌入算22,.....….……. 轰:;:要检测水印信息 , 必须要知道密钥才能检测;而E7]量,;等:基;用户约束的关系数据库 密钥是由数据库中数值型属性值允许的误差变化范水印方法[J]. 计算机应用,2007(8):1931—1934. Abstract:Anewmethodofdigitalwatermarkinginformationwasproposedforinadequacyofexistingwa— termarkingmethods.Thismethodfirstlyfilteredthosepropertieswhichcanbeembeddedwatermarkinfor— mation,thendividedthemintoseverallargesubsetsofthesamesize.andfilteredeachsubsetaccordingto thecustomerrorallowedrange.Finally,itdeterminedthelocationofthewatermarkandwatermarkinfor— marionof0or1.Experimentsprovedthatthismethodprovidesgoodrobustness. Keywords:relationaldatabase;digitalwatermark:watermarkdetection :2叭O3;咖咖图 I