[发明专利]一种面向密态数据库的密文查询计算方法

说明书

本发明公开了一种面向密态数据库的密文查询计算方法，包括以下步骤：1)利用私有密钥对明文数据表进行加密后上传至密文数据库；2)登陆密文数据库，输入明文SQL语句，然后向云服务器提出增删修改查询请求；3)根据所述增删修改查询请求利用用户自定义函数UDF将明文SQL语句转换为密文SQL语句；4)云服务器对密文数据执行密文SQL语句的相关操作，将操作的结果返回至客户端，该方法支持多种运算类型，实现密文的增删、修改及查询，且运算效率较高。

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，涉及一种面向密态数据库的密文查询计算方法。

背景技术

伴随着云基础设施的快速增长和成熟，与之对应的云数据库服务也层出不穷。近年来数据库用户逐渐转向使用云计算作为服务。无论是传统的线下数据库服务，还是日益增长的云数据库服务，数据库的核心任务都是帮助用户存储和管理数据。全密态数据库作为一种能够彻底解决数据全生命周期隐私保护的系统性解决方案，针对数据上云存在的数据安全的问题，可以有效保证数据不丢失、隐私不泄露：用户自己持有数据加解密密钥且数据加解密过程仅在客户端完成,数据以密文形态存在于数据库服务侧的整个生命周期过程中，并在数据库服务端完成查询运算。运算得到的结果仍然为密文，并最终返回客户端进行解密。

针对密文SQL查询等涉及的加法、乘法运算，目前的密态数据库多采用非对称的同态加密方案(Partial Homomorphic Encryption,PHE)。现有的ElGamal,Paillier,RSA等都是非对称部分同态加密。非对称加密的公钥和私钥会导致非常大的密文空间，运算速度会很慢。此外，非对称方案的同态运算涉及到的计算比较复杂，同样影响了运算效率。由于非对称同态加密方案本身的限制，在现有的密态数据库中部署的同态可加、可乘加密方案中，开销和支持运算多样性无法兼顾的问题一直存在。

针对密文SQL查询等涉及的范围查询等运算，保序加密(Order-PreservingEncryption,OPE)方案可以实现相关功能。在OPE方案中，明文空间和密文空间都必须是数值型数据并且是有序的。此外，密文本身保留了底层明文的顺序。尽管此属性使OPE适合于对加密数据执行范围查询，但它也限制了OPE方案的安全性。目前已有(Order-RevealingEncryption,ORE)顺序揭示加密方案及其分支方案在保证更高运算效率的前提下，可以泄露更少的信息，从而提供比OPE方案更强的安全性。ORE相关方案可以抵抗(Ordered ChosenPlaintext Attack,IND-OCPA)。IND-OCPA是语义安全的一种表征，它指出，如果两个序列中消息的顺序相同，则没有不存在有效的对手可以区分任何对两个消息序列的加密。

针对密文SQL查询等设计的等值判断运算，确定性加密方案(DeterministicEncryption，DET)可以实现相关功能，目前相关方案较为成熟，在目前的密态数据库中应用广泛。

针对密态数据库的加密方案组合选择，经过专利查询，检索到一篇相关的专利，名称为一种基于SQL改写实现的数据库同态加密方法，专利申请号为CN 109409129 A，该专利提出了使用OPE支持保序查询，使用Paillier支持加法运算。对于乘法运算并未说明是否有解决方案。此外，由于非对称加密的局限性，Paillier的实际运算开销很大，且OPE加密方案在安全性和运算效率上均有更好的替代方案。目前针对密态数据库部署更高运算效率的加密算法组合尚未有有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种面向密态数据库的密文查询计算方法，该方法支持多种运算类型，实现密文的增删、修改及查询，且运算效率较高。

为达到上述目的，本发明所述的面向密态数据库的密文查询计算方法包括以下步骤：

1)利用私有密钥对明文数据表进行加密后上传至密文数据库；

2)登陆密文数据库，输入明文SQL语句，然后向云服务器提出增删修改查询请求；