基于零水印的关系数据库版权保护
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列的列名。Ｒ是待检测数据库。
旦 鉴 基 卜 照 曩
甓 警
； 璃
图 １ 版权信息的载入及分离方法
第 ４期
曹稀 文 ： 于零 水 印的关 系数据 库 版权保 护 基
３ ７
根据图 １若载体相应位受到攻击 ， ， 检测版权信 息会受到很大影 响。因此应尽量选择重要的、 对之
的属 性值， 为载 体， 以之 载入有意义的版权信息 ， 构造零水 印； 版权 纠纷时 ， 发生 在待检数据库 上重 构载体 ， 以之为依
据， 从零水 印中分离 出版权信息 ， 归属 。分析并实验说明方案具有较好的可行性及抗攻击性 。 判决 关键词 ： 零水印 ； 关系数据库 ； 版权保护
中图分类 号： Ｐ０ ． Ｔ ３９ ２
载入
≈ ／
／ 滴 受攻 簿 了 ／鬻 到
分离 从 ～ 中取 ！ Ｉ １ ；
， ．
２ 相关定义
定义 １Ｒ ｋＡ ，：…， 是待保护数据库 ， ：（ ，。 ， Ａ ） Ａ ｋ
麓
１
’
为主键 ， Ａ ， ， ｎ个属性列。对于属性值 Ａ ， … Ａ 为 ｒｒＫ表示其所在元组的主键 ， Ａ表示其所在属性 ： ． ｒ ．
抗 攻击 性 。
当以一个数据为载体时 ， 版权信息 的载人及分 离方法 ， 如图 １ 所示。对于多个数据 ， 重复使用该过
程， 即可载入更多的版权信息位 。
ｌ Ｐ上序二崞蝎 基位瑟机取 ｝ ＝ 确 １选方进 Ｌ｛ ” ｔ 数用号出 Ｏ ）ｔ；相 ０ 定 —伪 应 ｆ 攀 一制 ’ Ｅｉ个一 位 裁 －隧 【 ｛位懂薹 １｛ 入去
位； 检测 出的版权信息 用 ｃ表示 。 定义 ３ Ｈ是一个 单 向哈希 函数 Ｊ须 满足 如下 ： ，
定误差存 在 的数据库 ， 使得其应 用面较 窄。零水 印【概 念则 为解决 这一 问题 提供 了一种思路 。 ４ 到 目前为止 ， 数据库零水 印方面的研究成果有 文献［ — ］ ５ ７ 。文献［ ］ ５ 通过提取数据库中部分属性 值的最高二进制位构造零水印 ， 作为版权证 明注册， 提供了一种数据库零水 印方案。文献 ［ ］ 文献 ６在 ［］ ５ 的基础上引入混沌序列， 改进 了其属性值选 择 算法 ， 并对生成的零水印进行了混沌置乱 ， 提升了部 分性能。文献 ［ 、 ］ ５ ６ 因零 水 印构造 方法相 同， 可以 归为一类 ， 都存在以下不足 ： 构造的零水印由部分属 性值的最高二进制位组成 ， 无法与所有者 的名称、 商 标等标示版权的信息相联系。文献［ ］ ７ 研究 了零水 印注册算法。 结合数据库的特点提出一种新的数据库零水 印
当载体 的容量较大时 ， 可实现版权信息的多次 载人 ， 从而更加有效的抵抗攻击 。
３ ２ ２ 零 水 印检 测模 型 ．．
攻击会降低原有价值 的数据作为载体 ； 并选择这些
数据的较重要二进制位进行操作 ； 同时多次载入版 权信息以提高其抗攻击性。 对于载体数据 的选取 ， 与特定的应用有关 。
对 于数 据 的较重 要 二 进制 位 的选取 ， 通过 调 节
与零水印构造相对应 ， 零水印检测主要包括两 个步骤 ： Ｉ 重构载体 ；２ （） （ ）分离版权信息。其设计
如 图 ３所示 。
ｒ 一 一～ １
ｌ ：：： ＝： ＼ ：： ！ ＝
因子 １来控制 ： ３ 以载体数据的前 １ １０ ３ ０ ％重要二 进制位作为备选空 间， 即将相对不 重要 的二进制位 排除在外。降低 １值有利于重要二进制位的选取。 ３ 对于一般应用 ， 重要二进制位通常是高二进制位 。 版权信息的多次载入与载体的容量有关 ， 增大 ８值可增加选择范围， 从而增加载体容量。 需要说 明的是 ， 对于数值型数据 ， 修改其最高二 进 制位 一般 会 引起 数 据有 效 二 进 制 位 位数 的 变化 ， 使得载人与分离时的选位结果相异 ， 影响版权 信息 的正确 检测 ， 以选 位 时 数值 型 数 据 的最 高二 进 制 所
要求 ： ｈ 设 ＝Ｈ Ｍ）则（ ） （ ， １ 给定 Ｍ， 易于计算；２ ｈ （） 给定 ｈ几乎不可能计算 出 Ｍ， ， 使得 ｈ＝ Ｍ） （ ） Ｈ（ ； ３ 给定 Ｈ（ ， 以寻 找 一 个 Ｍ 使 得 Ｈ（ ：Ｈ Ｍ） 难 ， Ｍ）
（ 。 Ｍ）
，
定义 ４ 给定属性值 ｒ其标记值计算公式为 ： ， ／ ｄ＝Ｈ（ ｅ ｒ ・ ． ） ｋｙ・ ． ｒＡ （） １ 其 中 ｒＫ 、． ． ｒＡ可在 数 据库 中唯 一 定 位该 属 性
值； 密码 ｋｙ、 ｅ 函数 Ｈ可防攻击者根据 ｉ ｄ值猜测到
对应 的属 性值 。
定义 ５ 实数 ∈［ ，］ 为调节因子。 ： ０１ ，
３ 零水 印构造及检测方法
３ １ 版权信 息的载入及 分离方 法 ．
方案 ： 拟取出部分能代表数据库重要特征及 价值 的
属性值 ， 以之为载体 ， 载人有意义 的版权信息 ， 构造 零水印； 发生版权 纠纷时， 在待检数据库上 重构载 体， 以之为依据 ， 从零水印中分离 出版权信息 ， 判决 归属。分析并实验说明该方案具有较好 的可行性及
定义 ２ ｃ ｃ， ， Ｃ） ： （ Ｃ …， 代表有意义 的版权信
１ 概 述
数据 库数 字水 印技术是 实现数据库 版权 保护 的 重要 方式 之一 。传统 方案 ［ ］ 在一定 程度 上 修 改 １ 需 数 据库宿 主信息 ， 只适合 于对精 度要求不 高 、 许一 允
息， 由包含数据库所有者的名称、 商标等标示版权信 息 的文本 或 图片组 成 ，； Ｃ为其 ｕ个二 进制 位 中的第 ｉ
第２ ６卷 第 ４期 ２１ ００年 ２月
甘肃科 技
Ｇａ ｓ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｎ ｕ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ
ｌ２ ｆ ６ ＿ Ｆｂ ｅ．
Ⅳ０ ４ ． ２ ０ Ｏｌ
基 于零 水 印 的关 系数 据 库版权 保 护
曹神 文
（ 兰州大学 信 息科 学与工程学院 ， 甘肃 兰州 ７００ ） ３００ 摘 要： 通过分析已有数据库水印方 案， 出一种新 的数据库零水 印方案 ： 出部 分能代表数据 库重要特征及 价值 提 取
旦 鉴 基 卜 照 曩
甓 警
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图 １ 版权信息的载入及分离方法
第 ４期
曹稀 文 ： 于零 水 印的关 系数据 库 版权保 护 基
３ ７
根据图 １若载体相应位受到攻击 ， ， 检测版权信 息会受到很大影 响。因此应尽量选择重要的、 对之
的属 性值， 为载 体， 以之 载入有意义的版权信息 ， 构造零水 印； 版权 纠纷时 ， 发生 在待检数据库 上重 构载体 ， 以之为依
据， 从零水 印中分离 出版权信息 ， 归属 。分析并实验说明方案具有较好的可行性及抗攻击性 。 判决 关键词 ： 零水印 ； 关系数据库 ； 版权保护
中图分类 号： Ｐ０ ． Ｔ ３９ ２
载入
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， ．
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定义 １Ｒ ｋＡ ，：…， 是待保护数据库 ， ：（ ，。 ， Ａ ） Ａ ｋ
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抗 攻击 性 。
当以一个数据为载体时 ， 版权信息 的载人及分 离方法 ， 如图 １ 所示。对于多个数据 ， 重复使用该过
程， 即可载入更多的版权信息位 。
ｌ Ｐ上序二崞蝎 基位瑟机取 ｝ ＝ 确 １选方进 Ｌ｛ ” ｔ 数用号出 Ｏ ）ｔ；相 ０ 定 —伪 应 ｆ 攀 一制 ’ Ｅｉ个一 位 裁 －隧 【 ｛位懂薹 １｛ 入去
位； 检测 出的版权信息 用 ｃ表示 。 定义 ３ Ｈ是一个 单 向哈希 函数 Ｊ须 满足 如下 ： ，
定误差存 在 的数据库 ， 使得其应 用面较 窄。零水 印【概 念则 为解决 这一 问题 提供 了一种思路 。 ４ 到 目前为止 ， 数据库零水 印方面的研究成果有 文献［ — ］ ５ ７ 。文献［ ］ ５ 通过提取数据库中部分属性 值的最高二进制位构造零水印 ， 作为版权证 明注册， 提供了一种数据库零水 印方案。文献 ［ ］ 文献 ６在 ［］ ５ 的基础上引入混沌序列， 改进 了其属性值选 择 算法 ， 并对生成的零水印进行了混沌置乱 ， 提升了部 分性能。文献 ［ 、 ］ ５ ６ 因零 水 印构造 方法相 同， 可以 归为一类 ， 都存在以下不足 ： 构造的零水印由部分属 性值的最高二进制位组成 ， 无法与所有者 的名称、 商 标等标示版权的信息相联系。文献［ ］ ７ 研究 了零水 印注册算法。 结合数据库的特点提出一种新的数据库零水 印
当载体 的容量较大时 ， 可实现版权信息的多次 载人 ， 从而更加有效的抵抗攻击 。
３ ２ ２ 零 水 印检 测模 型 ．．
攻击会降低原有价值 的数据作为载体 ； 并选择这些
数据的较重要二进制位进行操作 ； 同时多次载入版 权信息以提高其抗攻击性。 对于载体数据 的选取 ， 与特定的应用有关 。
对 于数 据 的较重 要 二 进制 位 的选取 ， 通过 调 节
与零水印构造相对应 ， 零水印检测主要包括两 个步骤 ： Ｉ 重构载体 ；２ （） （ ）分离版权信息。其设计
如 图 ３所示 。
ｒ 一 一～ １
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因子 １来控制 ： ３ 以载体数据的前 １ １０ ３ ０ ％重要二 进制位作为备选空 间， 即将相对不 重要 的二进制位 排除在外。降低 １值有利于重要二进制位的选取。 ３ 对于一般应用 ， 重要二进制位通常是高二进制位 。 版权信息的多次载入与载体的容量有关 ， 增大 ８值可增加选择范围， 从而增加载体容量。 需要说 明的是 ， 对于数值型数据 ， 修改其最高二 进 制位 一般 会 引起 数 据有 效 二 进 制 位 位数 的 变化 ， 使得载人与分离时的选位结果相异 ， 影响版权 信息 的正确 检测 ， 以选 位 时 数值 型 数 据 的最 高二 进 制 所
要求 ： ｈ 设 ＝Ｈ Ｍ）则（ ） （ ， １ 给定 Ｍ， 易于计算；２ ｈ （） 给定 ｈ几乎不可能计算 出 Ｍ， ， 使得 ｈ＝ Ｍ） （ ） Ｈ（ ； ３ 给定 Ｈ（ ， 以寻 找 一 个 Ｍ 使 得 Ｈ（ ：Ｈ Ｍ） 难 ， Ｍ）
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３ １ 版权信 息的载入及 分离方 法 ．
方案 ： 拟取出部分能代表数据库重要特征及 价值 的
属性值 ， 以之为载体 ， 载人有意义 的版权信息 ， 构造 零水印； 发生版权 纠纷时， 在待检数据库上 重构载 体， 以之为依据 ， 从零水印中分离 出版权信息 ， 判决 归属。分析并实验说明该方案具有较好 的可行性及
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１ 概 述
数据 库数 字水 印技术是 实现数据库 版权 保护 的 重要 方式 之一 。传统 方案 ［ ］ 在一定 程度 上 修 改 １ 需 数 据库宿 主信息 ， 只适合 于对精 度要求不 高 、 许一 允
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第２ ６卷 第 ４期 ２１ ００年 ２月
甘肃科 技
Ｇａ ｓ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｎ ｕ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ
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Ⅳ０ ４ ． ２ ０ Ｏｌ
基 于零 水 印 的关 系数 据 库版权 保 护
曹神 文
（ 兰州大学 信 息科 学与工程学院 ， 甘肃 兰州 ７００ ） ３００ 摘 要： 通过分析已有数据库水印方 案， 出一种新 的数据库零水 印方案 ： 出部 分能代表数据 库重要特征及 价值 提 取