基于混合遗传算法的数据库水印优化算法研究

李可欣

摘要：该文在详细分析关系数据库特点的基础上，结合混合遗传算法的优缺点，对数据库水印算法进行了优化。详细设计了水印的嵌入、检测以及提取过程。实验表明该算法具有嵌入效率高和抗攻击能力强的特点。

关键词：遗传算法；数据库水印；水印嵌入

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）24-5586-02

1 概述

Internet作为目前世界上最大的信息载体，允许用户远程访问数据库，为信息共享和交流带来了极大的便利，而数据的篡改和非法传播也愈演愈烈，数据库版权保护也成为人们研究的热点。因此，数据库水印技术作为版权保护的新兴技术也逐渐受到关注，并被广泛地研究和应用。

针对现有数据库水印算法存在耗时久和信息易泄漏的缺点，提出了一种基于混合遗传算法的水印优化算法。该算法对水印的产生和嵌入位置都进行了优化，使现有算法出现的缺陷得到了巨大的改善[1]。

2 优化算法基本思想

关系数据库水印算法的两个要求分别是透明性和鲁棒性，透明性要求数据库在水印嵌入后仍然可用，鲁棒性要求数据库水印在受到恶意攻击后，仍能够被正确的提取出来[2]。将遗传算法运用到数据库水印算法中，两者之间的矛盾在一定程度上协调了，但是由于遗传算法本身存在种种缺陷，导致水印方案的应用范围被大大降低[3]。该文在对数据库水印技术详细研究的基础上，提出了一种将遗传算法和蚁群算法相混合的数据库水印优化算法。

2.1 模型构建

建立基于混合遗传算法的数据库水印模型，如图1所示。

结果表明，该算法嵌入的水印信息对原数据库的影响非常小，中值和众数没有变化，这就表示对整个数据库而言，水印的透明性非常好。

3.3 鲁棒性测试

在关系数据库的水印检测系统中，当对数据库水印的攻击达到原始关系数据库50%以上时，数据库就失去了其使用价值。攻击主要有以下几种：

1） 子集删除攻击。在不影响数据可用性的前提下，攻击者试图删除嵌入到元组中的水印。

2） 子集增加攻击。攻击者向水印数据库中添加一些结构相似的不含水印的元组来替换掉含水印的元组。

3） 子集修攻击。攻击者通过随机修改水印数据库的某些属性值来删除水印。

而使用本算法时，攻击超过 85% 的元组，水印的成功提取率仍为 80% 以上，表现出较强的抗攻击能力。

4 结论

虽然作为数据库安全控制领域的一项重要技术，数据库水印日益受到人们关注，但是对优化数据库水印的研究进展相对缓慢，文中所设计的混合遗传算法，其透明性好，鲁棒性强，具有较强的抗攻击能力，能够增加水印的安全性，有效防范非法篡改和盗版等行为。

参考文献：

[1] 袁麟博，章卫国，李广文.一种基于遗传算法一模式搜索法的无人机路径规[J].弹箭与制导学报，2009，6（29）：279-282.

[2] 庞文颖.基于遗传算法的数字水印优化方法[J].图形图像，2009（3）：43-45.

[3] 王春芳，崔新春.基于遗传算法的关系数据库水印优化算法研究[J].计算机安全，2010（2）：14-17.

摘要：该文在详细分析关系数据库特点的基础上，结合混合遗传算法的优缺点，对数据库水印算法进行了优化。详细设计了水印的嵌入、检测以及提取过程。实验表明该算法具有嵌入效率高和抗攻击能力强的特点。

关键词：遗传算法；数据库水印；水印嵌入

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）24-5586-02

1 概述

Internet作为目前世界上最大的信息载体，允许用户远程访问数据库，为信息共享和交流带来了极大的便利，而数据的篡改和非法传播也愈演愈烈，数据库版权保护也成为人们研究的热点。因此，数据库水印技术作为版权保护的新兴技术也逐渐受到关注，并被广泛地研究和应用。

针对现有数据库水印算法存在耗时久和信息易泄漏的缺点，提出了一种基于混合遗传算法的水印优化算法。该算法对水印的产生和嵌入位置都进行了优化，使现有算法出现的缺陷得到了巨大的改善[1]。

2 优化算法基本思想

关系数据库水印算法的两个要求分别是透明性和鲁棒性，透明性要求数据库在水印嵌入后仍然可用，鲁棒性要求数据库水印在受到恶意攻击后，仍能够被正确的提取出来[2]。将遗传算法运用到数据库水印算法中，两者之间的矛盾在一定程度上协调了，但是由于遗传算法本身存在种种缺陷，导致水印方案的应用范围被大大降低[3]。该文在对数据库水印技术详细研究的基础上，提出了一种将遗传算法和蚁群算法相混合的数据库水印优化算法。

2.1 模型构建

建立基于混合遗传算法的数据库水印模型，如图1所示。

结果表明，该算法嵌入的水印信息对原数据库的影响非常小，中值和众数没有变化，这就表示对整个数据库而言，水印的透明性非常好。

3.3 鲁棒性测试

在关系数据库的水印检测系统中，当对数据库水印的攻击达到原始关系数据库50%以上时，数据库就失去了其使用价值。攻击主要有以下几种：

1） 子集删除攻击。在不影响数据可用性的前提下，攻击者试图删除嵌入到元组中的水印。

2） 子集增加攻击。攻击者向水印数据库中添加一些结构相似的不含水印的元组来替换掉含水印的元组。

3） 子集修攻击。攻击者通过随机修改水印数据库的某些属性值来删除水印。

而使用本算法时，攻击超过 85% 的元组，水印的成功提取率仍为 80% 以上，表现出较强的抗攻击能力。

4 结论

虽然作为数据库安全控制领域的一项重要技术，数据库水印日益受到人们关注，但是对优化数据库水印的研究进展相对缓慢，文中所设计的混合遗传算法，其透明性好，鲁棒性强，具有较强的抗攻击能力，能够增加水印的安全性，有效防范非法篡改和盗版等行为。

参考文献：

[1] 袁麟博，章卫国，李广文.一种基于遗传算法一模式搜索法的无人机路径规[J].弹箭与制导学报，2009，6（29）：279-282.

[2] 庞文颖.基于遗传算法的数字水印优化方法[J].图形图像，2009（3）：43-45.

[3] 王春芳，崔新春.基于遗传算法的关系数据库水印优化算法研究[J].计算机安全，2010（2）：14-17.

摘要：该文在详细分析关系数据库特点的基础上，结合混合遗传算法的优缺点，对数据库水印算法进行了优化。详细设计了水印的嵌入、检测以及提取过程。实验表明该算法具有嵌入效率高和抗攻击能力强的特点。

关键词：遗传算法；数据库水印；水印嵌入

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）24-5586-02

1 概述

Internet作为目前世界上最大的信息载体，允许用户远程访问数据库，为信息共享和交流带来了极大的便利，而数据的篡改和非法传播也愈演愈烈，数据库版权保护也成为人们研究的热点。因此，数据库水印技术作为版权保护的新兴技术也逐渐受到关注，并被广泛地研究和应用。

针对现有数据库水印算法存在耗时久和信息易泄漏的缺点，提出了一种基于混合遗传算法的水印优化算法。该算法对水印的产生和嵌入位置都进行了优化，使现有算法出现的缺陷得到了巨大的改善[1]。

2 优化算法基本思想

关系数据库水印算法的两个要求分别是透明性和鲁棒性，透明性要求数据库在水印嵌入后仍然可用，鲁棒性要求数据库水印在受到恶意攻击后，仍能够被正确的提取出来[2]。将遗传算法运用到数据库水印算法中，两者之间的矛盾在一定程度上协调了，但是由于遗传算法本身存在种种缺陷，导致水印方案的应用范围被大大降低[3]。该文在对数据库水印技术详细研究的基础上，提出了一种将遗传算法和蚁群算法相混合的数据库水印优化算法。

2.1 模型构建

建立基于混合遗传算法的数据库水印模型，如图1所示。

结果表明，该算法嵌入的水印信息对原数据库的影响非常小，中值和众数没有变化，这就表示对整个数据库而言，水印的透明性非常好。

3.3 鲁棒性测试

在关系数据库的水印检测系统中，当对数据库水印的攻击达到原始关系数据库50%以上时，数据库就失去了其使用价值。攻击主要有以下几种：

1） 子集删除攻击。在不影响数据可用性的前提下，攻击者试图删除嵌入到元组中的水印。

2） 子集增加攻击。攻击者向水印数据库中添加一些结构相似的不含水印的元组来替换掉含水印的元组。

3） 子集修攻击。攻击者通过随机修改水印数据库的某些属性值来删除水印。

而使用本算法时，攻击超过 85% 的元组，水印的成功提取率仍为 80% 以上，表现出较强的抗攻击能力。

4 结论

虽然作为数据库安全控制领域的一项重要技术，数据库水印日益受到人们关注，但是对优化数据库水印的研究进展相对缓慢，文中所设计的混合遗传算法，其透明性好，鲁棒性强，具有较强的抗攻击能力，能够增加水印的安全性，有效防范非法篡改和盗版等行为。

参考文献：

[1] 袁麟博，章卫国，李广文.一种基于遗传算法一模式搜索法的无人机路径规[J].弹箭与制导学报，2009，6（29）：279-282.

[2] 庞文颖.基于遗传算法的数字水印优化方法[J].图形图像，2009（3）：43-45.

[3] 王春芳，崔新春.基于遗传算法的关系数据库水印优化算法研究[J].计算机安全，2010（2）：14-17.