非關(guān)系數(shù)據(jù)庫加密模型的研究.pdf

1、進(jìn)入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，隨著以電商平臺(tái)、SNS社交網(wǎng)絡(luò)以及云計(jì)算為代表的互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量在以幾何級(jí)的速度增長(zhǎng)。傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)已經(jīng)無法應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)的高并發(fā)讀寫，因此涌現(xiàn)了大量的非關(guān)系數(shù)據(jù)庫來解決海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和高并發(fā)讀寫的問題。2009年是非關(guān)系數(shù)據(jù)庫發(fā)展的元年，由于非關(guān)系數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)時(shí)間較短，對(duì)非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的研究大部分集中在如何設(shè)計(jì)具有高可靠性，高可用性以及高可擴(kuò)展性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型上，對(duì)于非關(guān)系數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全性上

2、的研究，幾乎是空白。在數(shù)據(jù)安全上基本上就是簡(jiǎn)單使用一般加密算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，需要使用明文數(shù)據(jù)的時(shí)候，再進(jìn)行解密。這樣的數(shù)據(jù)保護(hù)模式，在數(shù)據(jù)加解密上消耗太多的計(jì)算資源。同時(shí)，在數(shù)據(jù)解密過程中，還可能會(huì)讓黑客或者惡意管理員，非法獲取明文數(shù)據(jù)。因此，作者對(duì)非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的安全性進(jìn)行了深入的研究，提出并設(shè)計(jì)了一種不需要解密數(shù)據(jù)，就可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的加密模型。
　　作者首先調(diào)研并分析了國(guó)內(nèi)外在數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域的相關(guān)研究，常用的加密算法如隨機(jī)

3、加密算法、確定型加密算法、保序加密算法、同態(tài)加密算法和密文檢索算法等。同時(shí)調(diào)研了關(guān)系數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的加密方案，如SUNDR、 CryptDb和Depot等。其次，作者對(duì)非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的加密模型進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)，采用不同的加密算法。對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)操作方式，采用了不同的加密強(qiáng)度。另外，專門研究并設(shè)計(jì)了一種支持正則表達(dá)式的字符串密文檢索算法。采用了洋蔥加密模式，對(duì)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行分層加密，在最外層的密文，加密強(qiáng)度最強(qiáng)，支持的操作也最少;越

4、往里的層，加密強(qiáng)度相對(duì)減弱，支持的操作也逐漸增加，這樣在滿足不同操作需求的情況下，盡可能的保證數(shù)據(jù)加密的強(qiáng)度。再次，作者對(duì)非關(guān)系數(shù)據(jù)庫加密模型中的密鑰做了合理的管理，保證用戶在離線情況下，數(shù)據(jù)是安全的。第四，對(duì)整個(gè)加密模型進(jìn)行了安全性的驗(yàn)證與評(píng)估，同時(shí)對(duì)模型的性能進(jìn)行了分析。
　　非關(guān)系數(shù)據(jù)庫加密模型（以MongoDb為實(shí)驗(yàn)對(duì)象）經(jīng)過實(shí)際的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得到了很好的加密效果，同時(shí)在數(shù)據(jù)膨脹率（密文數(shù)據(jù)與明文數(shù)據(jù)大小之比）根據(jù)不同的加密