[发明专利]一种可逆的数据库水印方法及系统

说明书

本发明提供的一种可逆的数据库水印方法及系统，包括利用数据库中非空文本型数据生成主键；利用萤火虫遗传算法生成秘钥，并根据所述秘钥、所述主键利用哈希算法对数据库中数值型数据计算添加或存在水印的位置，并在该位置添加或删除水印；根据所述主键利用同义词对数据库中文本型数据确定添加或存在水印的位置，并采用同义词替换和算术编码法在该位置嵌入或删除文本型水印；本发明采用萤火虫遗传算法生成密钥提高了局部搜索效率和鲁棒性，并且实现了同时对数据库中不同的数据类型添加或删除水印。

技术领域

本发明涉及数据库管理领域，具体涉及一种可逆的数据库水印方法及系统。

背景技术

关系数据库是当前应用较为广泛的数据库。数据盗窃，非法复制和侵犯版权的安全风险随着数据库的创建，传输和共享也显著增加。近年来经常发生数据库泄漏事故的报道，哪怕在数据敏感的领域如医疗保健领域也是如此。如今用于确保各种数据格式所有权保护和防篡改的有效方法之一是水印技术。数据库加水印将消息嵌入通常独立且离散的数据库记录中，是一种相对较新的技术。数据库水印由Agrawal和Kiernan于2002年首次引入。此后，国内外学者提出了几种方法。

萤火虫遗传算法FFA是剑桥科学家Xinshe Yang提出的基于生物智能的随机搜索优化算法，通过模拟自然界中萤火虫在择偶觅食等情况下产生的因光而相互吸引，进而相互移动的合作行为，来解决现实生活中的最优化问题。萤火虫遗传算法FFGA是将遗传算法GA与萤火虫算法FFA相结合构成的一种优化算法。遗传算法的局部搜索能力较差，但把握搜索过程总体能力较强。

Y.Wu等提出遗传算法(GA)可以被用来设计鲁棒的密钥方法。然后，一种基于差分扩展水印(GADEW)技术的遗传算法被提出，作为一种健壮且可逆的数据库水印解决方案。M.B.Imamogh等提出了一种新的可逆数据库水印方法，该方法将DEW与萤火虫算法(FFA)相结合，FFA选择最佳属性值以产生较低的失真并增加水印容量。2019年Donghui Hu等提出了遗传算法和直方图移位算法GAHSW。

Lingyun Xian从无损数据压缩的角度提出了一种基于自适应二进制算术编码的可逆自然语言水印算法，针对现有的文本可逆水印方法主要存在两个问题:水印嵌入容量低、附加信息共享量大。该方法通过对水印文本中的同义词值进行解码来提取水印，同时可以通过使用算术编码对提取的压缩数据进行解压缩来恢复原始同义词。

尽管FFADEW等方法最小化了数据失真并增加了水印容量，但是信息失真仍然很严重。GAHSW虽然失真较小，但只适用于数值型数据库，实用性较差。同时其使用生成主键，前期计算量非常大。并且单纯的文本型水印与单纯的数值型水印只适用于单一类型数据库，容易遭到攻击且无法满足现实生产生活需求。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的现有的数据库水印方法中部分方法增加辅助数据导致存储空间增大；部分方法只能用于数值型数据库，实用性较差；且大多数方法会大幅度修改原始数据，导致数据质量下降的问题，本发明提供了一种可逆的数据库水印方法，包括：

利用数据库中非空文本型数据生成主键；

利用萤火虫遗传算法生成秘钥，并根据所述秘钥、所述主键利用哈希算法对数据库中数值型数据计算添加或存在水印的位置，并在该位置添加或删除水印；

根据所述主键利用同义词对数据库中文本型数据确定添加或存在水印的位置，并采用同义词替换和算术编码法在该位置嵌入或删除文本型水印。

优选的，所述根据所述秘钥、所述主键利用哈希算法对不同的数据类型分别计算添加或存在水印的位置，并在该位置添加或删除水印，包括：

根据所述秘钥、所述主键利用哈希算法对数据库中数值型的属性列进行分组；根据每组内的各属性所在列的位置确定添加或存在水印的位置，并采用直方图移位法在该位置添加或删除水印。

优选的，所述根据每组内的各属性所在列的位置确定添加或存在水印的位置，包括：