[发明专利]一种基于位隐藏的最小化失真关系型数据库水印方法

说明书

本发明公开了一种基于位隐藏的最小化失真关系型数据库水印方法，其特点是该方法包括：水印嵌入和水印提取两个处理过程，所述水印嵌入包括：水印处理、数据读取、数据分区与水印嵌入、失真控制和数据保存等步骤；所述水印提取包括：数据读取、数据分区、水印提取和水印解码等步骤。本发明与现有技术相比具有效率高，鲁棒性强，能够抵抗删除攻击、插入攻击、修改攻击、混淆攻击，保护了源数据的版权。

技术领域

本发明涉及数字水印技术领域，尤其是一种基于位隐藏的最小化失真关系型数据库水印方法。

背景技术

随着移动互联网、云计算技术的发展，数据采集技术和数据处理与分析的技术不断增强，使得数据成为当今时代一种重要的信息资源。挖掘或是分析得到的数据，其版权属于数据采集者或是数据分析者，任何其他未经授权的人对这些数据进行任何的操作例如：二次处理、转售、公开等都是对数据集持有者的损害。传统的集中式数据交易平台可以为卖方托管数据，并向有需求的买方推送感兴趣的数据。但是这种传统的交易平台可能存在一些传统的安全问题：不诚实的平台可能会窃取/转卖卖方的源数据；由于源数据缺少可追踪性，因此即使被转卖也无法追究相关责任。所以，越来越多的去中心化的数据交易平台被研发出来，平台只是作为连接用户的桥梁。例如基于区块链的安全数据交易平台，就能解决平台转存、转卖源数据的安全问题，但是依然无法阻止买方通过执行无操作的数据分析合约以获取卖方数据进行转卖。水印技术作为目前主流的版权保护手段最早被大量用于图片、视频等领域，后来随着数字水印技术的发展也出现了应用在音频、文本、软件等领域上的水印技术。同样从数字水印技术发展而来的关系型数据库水印可以通过在数据集中嵌入数字水印，以保护数据集持有者的版权。

现有技术的水印方案主要是将水印按位嵌入进数据中数值的最低位，以保证数据最少的失真度，虽然后续的研究进一步减少了失真度，并且加入了可用性约束，但是其对数值上依然具有一定的失真，并且要求数据中必须有数值类型的数据，对于插入攻击、删除攻击等攻击的抗性只能做到部分抵抗，不能有效解决数据盗版(转售)的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于位隐藏的最小化失真关系型数据库水印方法，采用数字水印嵌入源数据的方法，让源数据持有者将数字水印嵌入例如：卖方签名、买方的身份、日期等信息的数据表中，从而可以在源数据泄露或盗版时，提取泄露数据中的水印以对该数据进行版权声明，用于在外泄或是盗版的数据中提取用户先前嵌入至数据中的水印以此进行数据的版权保护，有效解决了数据盗版(转售)的问题，保证了数据的可用性，可以抵抗多种攻击，效率更高且安全性更好。

本发明的目的是这样实现的：一种基于位隐藏的最小化失真关系型数据库水印方法，其特点是该方法包括：水印嵌入和水印提取两个处理过程，所述水印嵌入具有以下几个步骤：

(A)水印处理阶段：用户向水印嵌入系统提交明文水印，嵌入系统将明文水印编码为二进制字符串，用于后续的嵌入。

(B)数据读取阶段：系统读取用户提供的数据，根据用户输入的数据库信息连接数据库并读取用户指定表中的数据，或是读取csv/xls等数据文件中的数据；(C)水印嵌入阶段：嵌入者需要选择一个或多个属性并告知水印嵌入系统，并设置字符串范围参数，系统将根据这些参数将数据集分为多个互不重叠的分区，分区数量等于水印的二进制字符串长度，每个分区将对应一个水印比特位，再提供最大可接受偏差值以及待嵌入水印比特的元组，该元组不能和上述用于分区的元组相同，通过该值可以确定水印比特位嵌入的位置，通过将该位置的比特替换为对应的水印比特位就完成了单个水印比特的嵌入，当每个水印比特都被嵌入到对应的分区后，整个水印嵌入阶段结束。

(D)失真控制阶段：因为水印的嵌入，导致了数据的数值会发生一定的变化，因此数据集整体的重要统计指标例如平均数和方差都会发生变化，为了保证数据集的可用性，所以需要在水印嵌入完后，对嵌入了水印比特的数值再次进行调整，以此复原整个数据集的统计指标。