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1、ComentAuthentic撕onarId硒曲tsProtectionofRelationalandⅪm。DatausingDigitalW缸锄arking摘要在这个信息爆炸的的时代，以关系数据和XML形式存储、交换和发布的数字数据显著地增加，特别是在互联网上，这种呈指数的增长是前所未有的。当然，这两种形式的数据不仅可以让使用者能方便快捷地访问和交换数据，并且能极大地便利数据拥有者维护和分发他们的数据。然而，与其他类型的数字内容一样，关系数据和xML数据也面临着与安全相关的威胁，特别是当数据资源是外包的。在这方面的其他挑战中，两个重要的问题是关于版权保护和内容

2、认证。数字水印技术已被作为一项关键技术来保护拥有者的权利和验证外包数字数据的完整性。多年来数字水印已成功用于防止盗版和验证多媒体数据内容的完整性。随后开始展开针对其他类型的数字数据的数字水印研究，同时也证明了对于多媒体数据也是一种有效的工具，因此研究者利用这种水印技术用于解决关系和X】ⅥL数据中的安全问题。本文的研究工作解决了关于关系、X地数据的数字水印问题以及其在数据库安全中的应用，特别是关于版权的保护和完整性验证。水印是一个隐藏在宿主数字数据中的消息，该消息可有效地用于数字内容的版权保护和完整性验证。虽然使用数字水印用于多媒体内容中的研究已有已有很长的时间，

3、但它在应用于关系或舭数据时仍面临着各种严峻的挑战。这两种形式的数据可用于嵌入水印的空间非常有限，更进一步的是，在多数情况下，这些数据的可用性需求并不允许嵌入水印甚至只是改变原来数字内容的单比特信息。嵌入的水印类型是用于数字水印技术分类的标准之一。按照水印的特性，数字水印技术可以分为三类，即鲁棒水印、脆弱水印和半脆弱水印。在致力于移除水印的攻击中仍具有鲁棒性的水印称之为鲁棒水印。相反的，脆弱水印则是非常脆弱的，在对宿主数据进行任何篡改的操作时都将引起嵌入的脆弱水印的改变，使水印无法成功提取。半脆弱水印则是一种特殊的脆弱水印，能承受部分合理的对宿主数据进行的正常修改

4、操作，但会被恶意篡改损坏水印，从而检测到篡改操作，也就是说如果一些授权的用户或数据拥有者对宿主数据进行了一些合理的修改，脆弱水印仍将保持不变。‘水印的嵌入对数据的使用性造成的影响不大，且水印是以恶意用户在不严重破坏数据使用的情况下不能被破坏的方式进行嵌入的。因此，尽管水印技术不能防止非法拷贝，但它为重分发的拷贝提供了一种原始版权关系认证的手段来防止拷贝。1．基于关系和删L数据的数字水印以关系数据为载体的数字水印技术的研究起步较晚。最早的关系数据数字水印技术出现在2002年，由A鲫l和Ⅺemall展开的研究。如多媒体数字水印技术一样，研究者最初利用关系数据的最低有

5、效位的修改来嵌入水印。大多数已有的工作都是基于数值数字域的，通过假设数值数据能够容忍少量的修改来嵌入水印。当然还存在一些其他针对分类数据的水印方案。由于有限的甚至是零可用于嵌入水印信息的带宽，关系和ⅪⅥL数据的自然特性造成数字水印技术的使用受到了一定的限制。ⅡI动机：本文的研究集中在关系和ⅪⅥL数据拥有者面临的两个基本问题，即版权认证和内容完整性的验证或篡改检测。这两个问题的性质不同，需要分开探索使用相同的技术即水印技术来设计对应的解决方案，因此，本文提出了不同的方案来解决这些问题。除了这两个基本问题，本文涉及了两种相似但不同类型的宿主数据即：关系数据库和Ⅺ订L

6、文档。单一的方法可能不是一种最佳的选择，如果我们能够获得这两类数据的结构、格式以及整体特性。通过大量相关的文献阅读可知，目前关系和ⅪⅥL数据水印技术的研究还停留在早期阶段，仍存在一些问题有待解决，下面列出了其中一些主要的问题。无失真嵌入：当一些数据作为水印添加后将改变了载体数据的实际意义。数据库中数据的语义值是非常重要的。几乎所有的现有方法都将在实际内容中引入一些错误(少数除外)从而可能会影响数据的可用性。我们分析了各类水印方法中水印嵌入对数据可用性的影响，并提出了替代的解决方案。基于非数值数据的水印嵌入：大部分关系和X池数据水印方案使用数值数据来嵌入水印，在水

7、印的嵌入过程中将引入一些失真，从而破坏数据的语义值。当没有数值数据或者数值数据不能提供足够空间用于水印嵌入时，我们同样发现了一个非数值编码域来设计水印嵌入。查询保存：如果水印的嵌入将改变关系数据的内容，它也将影响常见的检索查询的结果。通过这项研究工作所取得的目标之一是提出查询保存的水印方案。鲁棒的攻击分析：对关系数据库的攻击的性质是不同于那些针对多媒体水印的攻击的特性。现有的水印方案对于一种或其它类型攻击是鲁棒的。我们还分析了常见的数据库攻击，并研究这些攻击对水印的有效性和数据库可用性的影响。灵活的篡改检测：针对关系数据和删L文档的大部分安全工作主要集中在版权的

8、保护。目前还很难找到关于