基于密文数据库的索引机制研究

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随着Intemet和计算机技术的飞速发展,数据库的应用越来越广泛。数据库作为信息系统的核心组成部分,担负着存储和管理大量数据的任务,同时也面临着各种各样的威胁。虽然数据库系统也提供一些安全机制,如权限设置、数据分类、访问控制等,但是这些安全机制只能满足一般的要求,并不能有效地阻止非法用户窃取、篡改和破坏数据库中的数据。   对数据库加密可以有效地保证数据库中数据的安全,但是对于加密后的密文数据库,由于密文数据不再保持明文数据原有的顺序关系,所以当用户需要查询时,就不能直接用传统的结构化查询语言SQL对数据库进行操作,严重降低了数据库的查询速度和运行效率。因此,在提高数据库系统安全的同时,保证数据库系统的效率是后续研究工作的重点。   现有的各种对密文数据库建立索引的方法,在安全性、索引更新以及存储空间利用率等方面均存在缺陷。本文对比库内加密和库外加密的优缺点,选择了通用性更强的库外加密方式,同时分析现有的索引技术,提出了一种新的密文数据库索引模型,给出了索引模型的存储结构和索引结构。为密文建立索引,提出一种改进的B+树,并给出其定义,同时分析该索引在检索效率和存储空间利用率上优于B+树,而且能在非叶子结点丢失的情况下自动重构一个新的结点,容错性比B+树强。   为改进的索引设计算法,给出Ad_B+树的构造、更新和查询算法。重点对更新算法进行深入分析,考虑在进行插入操作时可能会造成结点分裂,预先检测结点分裂的条件并设计结点分裂算法。同时还考虑在进行删除操作时,因结点中的关键字数减少而必须进行结点合并。此外,还给出了丢失结点重新构造的算法,以保证索引树的完整性。最后,从实验上验证并分析本文提出的密文数据库索引模型的效率;从理论上分析本文提出的索引树在存储空间利用率上优于B+树。
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