[發明專利]一種基于拉格朗日插值法的數據庫水印方法

在審

• 申請號: 202210890065.2
• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN115481412A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 朱友文;金嚴
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06F21/62;G06F21/64
• 代理公司: 南京合礪專利商標代理事務所(普通合伙) 32518
• 代理人: 許云花

本發明公開了一種基于拉格朗日插值法的數據庫水印方法，分割二進制水印信息并以此作為多項式系數來確定有限域上的多項式，嵌入數據庫中的是該多項式上的點集。根據數據庫的屬性名對屬性進行排序、根據密鑰和數據庫中元組的主鍵對元組分組；同一分組內的元組嵌入相同的點；然后可發布共享數據庫，從發布的數據庫中提取水印用于保護版權和驗證數據完整性。本發明基于拉格朗日插值法，在強刪除攻擊下仍可正確提取水印，對刪除攻擊有很高的魯棒性。

技術領域

本發明屬于數字水印技術領域，具體涉及一種基于拉格朗日插值法的數據庫水印方法。

背景技術

網絡上發布的數據庫(如產品參數規格、調查研究數據、生命科學數據等)在創建、傳輸和共享的過程中容易出現數據盜竊、非法復制和侵犯版權等問題，為了解決上述問題，數據庫水印技術應運而生。將版權信息作為水印嵌入原始數據可以檢測數據庫的版權；在數據庫的交易中，將買家唯一的標識信息作為水印嵌入數據庫，當出現數據庫被非法泄露，可用于追蹤溯源；除此之外，還可利用數據庫水印檢測數據的完整性，即檢測數據是否被篡改。

水印可以分為魯棒水印和脆弱水印兩類。魯棒水印是指數據庫在修改、刪除、添加等操作后，雖然改變了原始數據，但水印仍然能夠保持部分完整并被檢測出，這種水印主要用于版權保護和追蹤溯源。脆弱水印是指當數據發生變化時，水印信息也隨之發生變化進而能檢測出數據庫是否被篡改，這種水印主要用于數據的完整性保護和認證。

現有的魯棒數據庫水印方案大多將水印按位嵌入數據的最低有效位中，對刪除攻擊的魯棒性不夠好，在強刪除攻擊下無法正確提取水印信息。

另外，現有技術指出，按照水印的嵌入方法可以將水印分為兩類，空間域水印和變換域水印，空間域水印通過改變載體信息的空間域特性來隱藏水印，變換域水印是通過改變數據變換域的一些系統來隱藏水印，再改變后，通過反變換得到嵌入水印之后的圖像等，但是包括基于拉格朗日插值公式的數字水印嵌入的各種現有技術均是在于進行數據的分存或再加密，以此提高數據安全，運算量比較大，計算過程也相對復雜。

發明內容

發明目的：本發明針對現有的魯棒數據庫水印方案無法抵御強刪除攻擊的不足，提出一種基于拉格朗日插值法的數據庫水印方法。

技術方案：一種基于拉格朗日插值法的數據庫水印方法，所述方法包括將水印明文轉為二進制串，然后分割該二進制串得到若干個數，由該數作為系數，確定有限域GF(p)上的多項式f(x)，由多項式中的若干個點嵌入數據，水印提取時，通過拉格朗日插值法還原多項式以實現。

該方法包括建立數據庫用于水印的嵌入和提取，步驟如下：

S1、水印編碼：用戶向水印嵌入系統提交水印明文，并將水印明文轉為二進制串，分割該二進制串得到若干個數，以分割得到的數作為系數，確定有限域GF(p)上的多項式f(x)；

S2、預處理：對屬性按照屬性名進行排序，依據密鑰和主鍵值對數據庫內的每條元組進行分組；

S3、嵌入水印：嵌入多項式f(x)上點(x,y)，每條元組中，依據密鑰和主鍵值分別選擇嵌入x、y的屬性，各個分組內各元組嵌入相同的點；

S4、預處理：用戶向水印提取系統提交嵌入水印的數據庫，水印提取系統對該數據庫的屬性按照屬性名進行排序，依據密鑰和主鍵值對數據庫內的每條元組進行分組；

S5、提取水印：對每條元組，先依據密鑰和主鍵值分別選擇嵌入點的屬性，再提取該元組中蘊含的點，組內按照投票機制選擇出現次數最多的點作為該組蘊含的點，每個分組都可得到一個點；

S6、水印解碼：由提取到的點集根據拉格朗日插值法還原多項式，多項式系數轉為二進制并拼接可得到二進制的水印，再將該比特串解碼可得到水印明文。

進一步的，步驟S1水印編碼的具體步驟如下：