[发明专利]基于均匀访问频率的数据访问模式保护的范围查询方法

说明书

本发明涉及一种基于均匀访问频率的数据访问模式保护的范围查询方法，包括：按照范围查询的最大长度对数据库中的多个键值对进行分组存储，得到若干个原始存储模块；对每个原始存储模块进行副本添加处理和虚拟关键字添加处理，得到最终存储模块；计算得到每个最终存储模块中每个键值对副本的副本虚假访问频率；根据接收的查询访问请求的范围查询长度，选取查询的最终存储模块进行查询得到查询结果。本发明的方法，利用了均匀访问分布频率的方法，实现数据库中数据块访问频率的均一分布，具有较强的安全隐私保护功能。

技术领域

本发明属于数据安全性技术领域，具体涉及一种基于均匀访问频率的数据访问模式保护的范围查询方法。

背景技术

随着云计算以及计算机安全的发展，人们对隐私保护的意识越来越强烈。数据库加密算法是非常常见的隐私保护的算法，目前在数据安全性和查询高效性两方面都有长足发展。但是，人们越来越发现，仅仅对数据库执行加密算法，并不能保护访问请求的整个过程，不能抵挡所有类型的数据攻击。例如，通过观察用户对数据库中数据访问的模式，就可以推断出很多隐私信息，这其中就包括加密数据的内容。所以，我们应该提高保护数据访问模式的意识。

现有的研究中，面向数据访问模式保护的点查询算法不在少数，但是对范围查询提供数据访问模式保护的算法较少。目前提供数据访问模式保护的方法包括不经意随机访问机(ORAM)和其他保护数据访问模式。其中，不经意随机访问机(ORAM)可以对数据存储提供数据访问模式保护，并支持数据读写等点查询，例如，“Path ORAM:An extremely simpleoblivious RAM protocol”，Path ORAM将每次读写请求的时间复杂度降到了对数级别，是目前使用较为广泛的ORAM设计，“Efficient Oblivious Query Processing for Rangeand kNN Queries”，该算法通过在不经意随机访问机中集成树型索引，支持面向数据访问模式保护的范围查询。但是，不经意随机访问机的性能存在理论下界，与不提供数据访问模式保护的数据查询相比，网络通信开销的比率为对数级别，造成数据查询处理的巨大时间开销

其他保护数据访问模式的技术方案，例如“Pancake:Frequency Smoothing forEncrypted Data Stores.”，该算法主要是通过选择性复制、虚假访问和查询批处理这三种技术的组合来实现查询请求的数据访问模式不可区分性，支持对数据库中的键值对的点查询。但是，该方法在保护数据访问模式的情况下，支持针对键值型数据的点查询，但是其依赖的查询独立性假设导致其难以安全地扩展支持范围查询。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于均匀访问频率的数据访问模式保护的范围查询方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种基于均匀访问频率的数据访问模式保护的范围查询方法，包括：

步骤1：按照范围查询的最大长度对数据库中的多个键值对进行分组存储，得到若干个原始存储模块；

步骤2：对每个所述原始存储模块进行副本添加处理和虚拟关键字添加处理，得到最终存储模块，其中，每个所述最终存储模中的所有键值对副本个数总和与虚拟关键字个数之和等于2n，其中，n表示最终存储模块对应的原始存储模块中的键值对的个数总和；

步骤3：计算得到每个所述最终存储模块中每个键值对副本的副本虚假访问频率；

步骤4：根据接收的查询访问请求的范围查询长度，选取查询的最终存储模块，将所述查询访问请求分解为两个子查询访问请求，根据选取的最终存储模块对两个子查询访问请求分别进行查询得到对应的子查询结果，将两个子查询结果对应的关键字与所述查询访问请求对应的关键字进行对比，得到所述查询访问请求的查询结果；