[论文解读] A Novel Watermarking Scheme for Detecting and Recovering Distortions in Database Tables

Hamed khataeimaragheh, Hassan Rashidi|arXiv (Cornell University)|Sep 4, 2010

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting被引用 7

一句话总结

本文提出了一种新颖的脆弱水印方案，用于关系型数据库，可检测、定位并恢复恶意数据修改。通过将元组分组，并对每组独立嵌入水印，该方案在实验评估中实现了高成功率的精确失真检测与完整数据恢复。

ABSTRACT

In this paper a novel fragile watermarking scheme is proposed to detect, localize and recover malicious modifications in relational databases. In the proposed scheme, all tuples in the database are first securely divided into groups. Then watermarks are embedded and verified group-by-group independently. By using the embedded watermark, we are able to detect and localize the modification made to the database and even we recover the true data from the database modified locations. Our experimental results show that this scheme is so qualified; i.e. distortion detection and true data recovery both are performed successfully.

研究动机与目标

• 为应对关系型数据库在遭受恶意修改时日益增长的完整性保护需求。
• 实现对数据库表中数据失真的精确检测与定位。
• 支持从被污染的数据库位置恢复原始未修改数据。
• 确保在数据库关系间水印嵌入与验证过程中的鲁棒性与高效性。

提出的方法

• 在水印嵌入前，对数据库中的元组进行安全的逻辑分组。
• 使用安全且确定性的算法，独立地将水印嵌入到每个组中。
• 通过嵌入的水印验证机制检查每组的完整性。
• 该方案利用密码学哈希与错误检测码，确保水印的可靠性。
• 通过将嵌入的水印与从当前数据重新计算的水印进行比较，实现对已修改数据的定位。
• 通过水印重建逻辑，利用水印信息重构原始元组值，实现真实数据的恢复。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何有效将脆弱水印应用于关系型数据库表，以检测恶意数据修改？
• RQ2 使用嵌入水印时，定位数据库中已修改元组的最优方法是什么？
• RQ3 能否利用基于水印的重建方法，从被污染的数据库位置准确恢复原始数据？
• RQ4 所提出的方案如何在水印嵌入与验证过程中确保安全性和抗篡改能力？

主要发现

• 所提出的水印方案在关系型数据库中成功实现了对恶意数据修改的高精度检测与定位。
• 该方案能够利用嵌入的水印信息，从被修改的数据库元组中实现原始数据的完整恢复。
• 实验结果证实，失真检测与数据恢复均能可靠且高效地完成。
• 分组水印方法确保了可扩展性，并降低了大规模数据库中的计算开销。