【摘 要】
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由于云计算技术的快速发展,信息产业的商业模式也发生了巨大的改变,数据库外包逐渐成为数据管理的新范式。将数据外包到第三方云服务提供商,不仅能够在很大程度上降低企业和个人的成本和计算负担,而且可以提高资源的使用率。然而,第三方云服务提供商并不完全可信,数据在外包存储、管理和对外提供服务的过程中面临泄露、篡改的风险,这使得数据查询结果不可靠。数据库外包所带来的安全和隐私方面的问题已经成为外包数据库更广泛
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由于云计算技术的快速发展,信息产业的商业模式也发生了巨大的改变,数据库外包逐渐成为数据管理的新范式。将数据外包到第三方云服务提供商,不仅能够在很大程度上降低企业和个人的成本和计算负担,而且可以提高资源的使用率。然而,第三方云服务提供商并不完全可信,数据在外包存储、管理和对外提供服务的过程中面临泄露、篡改的风险,这使得数据查询结果不可靠。数据库外包所带来的安全和隐私方面的问题已经成为外包数据库更广泛应用的一大因素。对外包数据库查询查询结果的完整性验证研究成为了重要的研究课题。传统的外包数据库查询验证模型中,认证数据结构(authenticated data structure,ADS)的构建复杂,生成验证对象(verifiable object,VO)效率低下,无法应用于实际中;查询与认证分离模型(Separating Authentication from query Execution,SAE)模型大大降低了查询验证和验证对象的生成时间,但是ADS构建依旧复杂、存储开销较高,且依赖于可信第三方。通过对外包数据查询验证技术进行深入的探讨,针对两种查询服务类型,在SAE模型的基础上,提出了一种基于区块链的外包数据库查询验证方案,并给出了六种基本算法,方案还采用基于属性的访问控制,支持细粒度的访问控制。在该方案中,利用双线性映射构建的认证数据结构,保障了查询过程中数据的隐私泄露,同时具有较高的查询效率;考虑到通信开销,设计了空间复杂度为常量级的验证对象,该验证对象的大小与数据集本身大小无关;基于双线性映射的验证机制大大降低了用户端的验证开销;基于密码学假设,给出了方案的安全性分析;最后给出了基于区块链的外包数据查询验证模型的原型系统框架,并设计了该框架的详细流程。实验表明,基于区块链的外包数据查询验证方案,在查询验证、通信开销、存储空间开销以及各方的处理成本方面都具有较好的表现,而且在实际应用中具有易实现性。
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