【摘 要】
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本文针对DNA数据库发展中出现的数据安全性问题(主要包括篡改提示问题和隐私保护问题)进行研究。针对DNA数据篡改提示问题,即:如何检验出对于DNA序列的人为恶意篡改,从而保证
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本文针对DNA数据库发展中出现的数据安全性问题(主要包括篡改提示问题和隐私保护问题)进行研究。针对DNA数据篡改提示问题,即:如何检验出对于DNA序列的人为恶意篡改,从而保证使用的DNA数据是正确无误的,本文提出了一种基于数字水印的DNA篡改提示方法,设计了一整套嵌入,检验以及滤除水印的算法。该方法将数字签名嵌入DNA序列,在使用前通过校验数字签名来发现篡改。实验表明,此方法可以有效地发现对序列的恶意篡改,经添加水印后的序列与原始序列有一定的相似性,不易引起篡改者的注意。针对个人DNA数据的隐私保护问题,即:如何保证无法将存储在数据库中的DNA序列信息与其提供者的个人身份信息(如:姓名,身份证号码等)联系起来,本文对一种新近开发的隐私保护方法—DNALA(DNA lattice anonymization)进行了改进,在数据预处理阶段,用两两双序列比对代替了原算法中的多序列比对,在不降低处理精度的情况下减少了数据预处理所耗费的时间;用随机爬山法代替了原算法中的贪心策略,增加了算法后期处理的精度,从而形成了一种新的算法—Savior。对比实验表明:在达到同样的保护强度时,Savior算法对数据的改动小于DNALA,数据预处理耗费的时间也小于DNALA。另外,针对Savior算法中随机爬山法爬山次数难以确定的问题,本文采用多项式最小二乘拟合,利用实验方法得到了问题规模和随机爬山法合理爬山次数间的经验公式。在此基础上,使用JSP技术设计并实现了一个DNA网络数据库系统—Aegis,在该系统中应用了Savior算法以及本文开发的基于数字水印的DNA篡改提示方法。
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