[发明专利]基于ADS的外包数据库SQL查询完整性验证系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于ADS的外包数据库SQL查询完整性验证系统及方法，该系统包括：初始化模块，包括密钥生成模块和系统初始化模块、证据生成模块、完整性验证模块；能够支持关系数据库的多种SQL查询的完整性验证，同时支持多维范围查询、连接查询、多种函数查询。本发明所述验证系统及方法基于ADS和累加器，能够支持多种SQL查询，且较高效率，适于实际场景的应用。

技术领域

本发明属于外包数据库完整性验证领域，具体涉及一种基于ADS(认证数据结构)的外包数据库SQL查询完整性验证系统及方法。

背景技术

随着互联网应用的迅速发展，数据量和用户数快速增长。这既使得企业和组织对自身数据的存储、管理与维护变得更具挑战性，又对设备的计算能力提出了更高要求。此时，对数据库服务的需求除了数据库的内容服务之外，还需要安全可靠地管理、维护数据库的服务，这种服务称为外包数据库(Outsourced Databases,ODB)。

外包数据库，指的是数据拥有者把数据库外包给第三方管理，通常称第三方为数据库服务提供商(Database Service Provider,DSP)，由DSP进行数据库的存储、维护、管理等任务。这样，企业或者机构可以取消自己本地的数据中心，从复杂的数据管理和维护中解放出来，进而专注于提升自身的核心竞争力。

然而，ODB在为企业和个人提供数据的存储、管理、计算等服务的同时，它所带来的安全隐患也不容忽视。对于关系数据库而言，SQL查询结果的完整性是数据库安全中的一个重要方面。DSP的服务器可能本身是恶意的或遭受了外部攻击，甚至服务器自身有漏洞，用户委托DSP对数据进行管理，因此用户不能保证存储在DSP的数据不被破坏，但如果有一套安全机制可以保证用户得到的查询结果是完整的，这也可以达到用户安全地使用外包数据库查询数据的目的。因此，研究外包数据库SQL查询结果的完整性验证方法具有十分重要的意义。

目前，针对验证外包数据库服务完整性的问题，国内外的学者做了大量的研究工作，相关的研究主要有3类。第一类是基于数字签名的方法，将数字签名技术应用到完整性验证领域；第二类是基于认证数据结构的方法，主要是通过设计一种认证数据结构(如Merkle树)来提高验证数据完整性的效率；第三类是基于可验证计算的方法，主要是研究通用的可验证计算方案，验证服务器计算结果的正确性和完备性，正确性和完备性即为数据完整性的两个方面，正确性是指数据未被篡改，完备性是指数据未被恶意删除。

然而这些关于外包数据库SQL查询完整性验证的大多数方案中，很少有支持关系数据库的多种SQL查询的完整性验证的方案，而且能够应用到实际系统中的方案很少。此外，多数方案效率低下，距离实际应用还有一定的差距。

发明内容

发明目的：

针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种基于认证数据结构的外包数据库SQL查询完整性验证系统及方法，其目的是能够支持多种数据库查询操作，高效且能够对数据查询进行完整性验证。

技术方案：

本发明提出了一种基于认证数据结构的外包数据库SQL查询完整性验证系统，该系统包括：

初始化模块，包括密钥生成模块，由数据拥有者执行，用于生成私钥和公钥；系统初始化模块，由数据拥有者执行，生成认证数据结构和摘要；

证据生成模块，用于客户端向服务器发送查询请求时，根据服务器接收客户端发送的查询请求，计算查询结果及证据，返回给客户端；

完整性验证模块，由客户端执行，利用查询结果及证据验证查询结果的完整性。

进一步地，所述基于认证数据结构的外包数据库SQL查询完整性验证系统，包括：