[发明专利]一种基于文本型属性的关系数据库水印嵌入方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据库安全技术领域，特别是一种基于文本型属性的关系数据库水印嵌入方法。

背景技术

随着数字技术的飞速发展，从网络上很容易获得文本、图片、声音及视频等多媒体数据。因此，人们对数字产品的版权保护、所有权证明及篡改检测的需求越来越迫切。数字水印技术被认为是一种有效方法，可用于保护数字媒体的知识产权。数字水印是在原始数据中嵌入特殊信息（例如表示版权的多媒体数据，一般形象地称之为水印），然后产生一个携带水印的数据，该水印的存在性不能被人类观察者感知，但很容易通过计算机程序探测到。近些年来，研究人员已意识到数据库水印的重要性，特别是关系数据库水印逐渐成为关注的焦点。

在过去的十几年里，大多数数据库水印技术方案集中在数值型属性上嵌入水印，其研究前提是由水印嵌入对原始数据引起的微小变化是可以接受的。主要思想是确保一些元组中某些属性的指定数据位上含有特定值（即水印信息）。然而，在现实的生产生活中，许多数据库中也可能含有非数值型数据。例如，城市名称、药物名称、头发颜色、姓名及家庭住址等等。对于非数值型数据，不可能通过增加、降低属性值或修改某些数据位的方式实现水印的平滑嵌入，因为对这类数据的数据位所做的任何改变都可能使它们失去意义。

为了解决这个问题，A. Solanas 和 J. Domingo-Ferrer 提出，对非数值型数据，允许数据拥有者定义一个相似函数，以减少数据失真和被修改的元素数量。但是，数据失真仍然存在。一般来说，对一个特定的数据库而言，为它定义相似函数并不容易。针对具有非数值型多单词属性的数据库版权保护，A. Al-Haj 和 A. Odeh提出了一种基于双空格隐藏水印信息的数据库水印算法，而H. Damien 等人则通过在所选属性内改变一个单词的水平位置来实现水印嵌入。这两种方法共同点是关系数据几乎没有失真，但不能应用到具有任意个单词的非数值型属性。另外，H. El-Bakry 和 M. Hamada 以及 S. Bhattacharya 和 A. Cortesi 也各自声称实现了无失真的数据库版权保护水印技术，其主体思想是基于添加一个隐藏的元组或元组的分组建立水印。虽然他们的方法对原始关系数据的可用性没有影响，但不能实现水印的盲检测。

目前，虽然关于非数值型属性的数据库水印研究取得了一些成果，但由于上述原因其应用有限。例如，对于具有任意个单词的文本型非数值属性，如何实现水印的添加和盲检，并且保证嵌入水印后文本数据的表现不失真的数据库水印方法，目前尚未见公开报道。由于关系数据库中除了含有数值型数据以外，还可能含有文本型属性等非数值型数据。因此，研究基于文本型属性的关系数据库水印嵌入及提取方法具有重要的实际应用意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于文本型属性的关系数据库水印嵌入方法，该方法能在具有任意个单词的文本型属性实现水印嵌入及盲检，且携带水印的数据在数据库中表现无失真。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于文本型属性的关系数据库水印嵌入方法，一种基于文本型属性的关系数据库水印嵌入及提取方法，它包括数据库水印机制的设计和实现数据库水印机制的步骤；

基于文本型属性的数据库水印机制的设计：

数据库模式为R(P, A₁, A₂,…,A_ν)，在R中，包含η个元组，P为主属性，A₁, A₂,…,A_ν是ν个文本型属性且为可嵌入水印的侯选属性，用r_i.P表示第i个元组的主属性，用r_iA_j表示第i个元组的第j个属性，1≤i≤η，1≤j≤ν；

对上述数据库模式添加水印的机制是：基于对R中所有元组进行分组的方法，水印嵌入以分组为单位进行，在每个分组中只嵌入1位水印码元，并采用换行符和回车符分别代表二进制水印信息的0、1码元，即将二进制水印信息码元的两个状态值分别映射为两个特殊字符：换行符和回车符，并将它们作为水印信息标志，在一个文本属性值中只嵌入1位水印信息，首先计算每个元组的哈希值：

H(i)=Hash(Key, ri.P)     1≤i≤η        （1）

Key为密钥，仅为数据库拥有者所有，Hash()为哈希函数，然后计算水印嵌入位置Lt_i,j: