CN104700346A - 一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法 - Google Patents

一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法 Download PDF

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胡剑锋
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Abstract

本发明公开了一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法，该算法可以针对任何数值型的数据，并且能较真实地恢复出原始数据，水印的检测和数据恢复不需要原始数据的参与，实现了盲检测，嵌入水印对数据库的数据各属性列的整体影响小，而且恢复出的数据误差小，能够满足对数据具有高精度要求的应用，且对大多攻击都有较好的鲁棒性，尤其对于子集增加攻击，因此具有很高的研究和应用价值。

Description

一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法
技术领域
本发明属于计算机算法领域，更具体地说，本发明涉及一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法。
背景技术
数字水印技术的研究涉及信息学、密码学、数学、计算机科学、模式识别等多种学科的研究领域，使得隐藏的信息更具隐蔽性、安全性，同时还具有对称性和可纠错，由于它弥补了密码技术在解密后就不能提供有效的手段来保证其不被非法拷贝、再次传播及恶意篡改的陷，同样也弥补了数字指纹、数字签名等诸多技术不能在原始数据中一次嵌入大量数据的不足。可逆水印能将有用信息嵌入作品后无损地恢复原始作品，因此具有很高的研究和应用价值。由于数据库媒体的特殊性，要实现数据库水印的可逆，难度比较大，在现有国内外的研究成果中，可逆关系数据水印方法取关系数据末尾部分的差值，再利用小波变换方法展开，嵌入水印信息，利用差分扩展来嵌入水印，水印的检测采用LSB方法，但仅能针对整数数值型数据，普遍性不高。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种有较好的鲁棒性的一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法，包括水印水印嵌入算法和水印检测算法，具体步骤如下：
(1)将水印进行预处理，将其转化为二进制序列w，以密钥k为初始值产生单极性logistic序列L，选择L的前|w|位，并通过设定一个阈值将L二值化，将二值化后的logistic序列与水印w进行按位异或，得到加密的水印序列w=w1、w2…wn；
(2)通过密钥与数据库元组的主键值的hash映射找到数据库中待嵌入水印的数据库元组属性Y=（y1,y2,…yn)，以密钥k为种子伪随机的产生n个互不相等且不超过主键最大值的随机数n1,n2,… nn；
(3)计算属性Y对应的极角；
(4)利用公式计算嵌入水印后的元组属性值Y'=(y1 ,，y2 ,…yn ,)，并将其写回数据库；
(5)重复步骤(2)-(4)对数据库进行水印的多次嵌入，重复嵌入
时在步骤(2)中随机数的种子采用密钥加重复次数的方式；
(6)对将要检测的数据库R'，先对其按主键排序，利用密钥k与数据库元组的主键值的hash映射找到嵌入了水印的元组属性Y，=（y1 ,，y2 , ,…yn ,；
（7）对步骤(6)中得到的Y'，计算所对应的极角β，并整数化；
（8）对得到的极角进行LSB位提取，得到水印序列w，=w1 ，、w2 ，…wn ，；
（9）以密钥k为初始值产生单极性logistic序列L，选择L的前|w|(||为求模运算)位，并通过设定一个阈值将L二值化，将二值化后的logistic序列与w'进行按位异或，得到水印序列w=w1、w2…wn，并将其转化为版权标志，以判别数据库是否为盗版数据库。
优选的，所述步骤(2)中对于数据库中元组主键于随机数的元组作为水印嵌入的候选元组，在元组中利用hashSelect选择出待嵌入属性(hashSelect(k,r.P)返回一个下标)y，经过n次选择找到Y=（y1,y2,…yn)。
优选的，所述步骤（3）中计算属性Y对应的极角进一步包括如下步骤：
a. 利用公式（1）整数化，通过极角利用式（2）计算θ值；
b.将加密的水印序列w=w1、w2…wn与极角、θ一起做极角扩展得到扩展后的极角β。
优选的，所述公式（1）为
，
公式（2）为：
。
优选的，所述步骤（8）中对得到的极角进行LSB位提取后，再将检测到的水印进行多数判别提取，最终得到加密后的水印序列。
优选的，所述步骤（9）后再进行数据恢复处理，利用公式恢复原始的元组属性，将其写回数据库。

Claims (6)

1.一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法，其特征在于，包括水印水印嵌入算法和水印检测算法，具体步骤如下：
(1)将水印进行预处理，将其转化为二进制序列w，以密钥k为初始值产生单极性logistic序列L，选择L的前|w|位，并通过设定一个阈值将L二值化，将二值化后的logistic序列与水印w进行按位异或，得到加密的水印序列w=w1、w2…wn；
(2)通过密钥与数据库元组的主键值的hash映射找到数据库中待嵌入水印的数据库元组属性Y=（y1,y2,…yn)，以密钥k为种子伪随机的产生n个互不相等且不超过主键最大值的随机数n1,n2,… nn；
(3)计算属性Y对应的极角；
(4)利用公式计算嵌入水印后的元组属性值Y'=(y1 ,，y2 ,…yn ,)，并将其写回数据库；
(5)重复步骤(2)-(4)对数据库进行水印的多次嵌入，重复嵌入
时在步骤(2)中随机数的种子采用密钥加重复次数的方式；
(6)对将要检测的数据库R'，先对其按主键排序，利用密钥k与数据库元组的主键值的hash映射找到嵌入了水印的元组属性Y，=（y1 ,，y2 , ,…yn ,；
（7）对步骤(6)中得到的Y'，计算所对应的极角β，并整数化；
（8）对得到的极角进行LSB位提取，得到水印序列w，=w1 ，、w2 ，…wn ，；
（9）以密钥k为初始值产生单极性logistic序列L，选择L的前|w|(||为求模运算)位，并通过设定一个阈值将L二值化，将二值化后的logistic序列与w'进行按位异或，得到水印序列w=w1、w2…wn，并将其转化为版权标志，以判别数据库是否为盗版数据库。
2.按照权利要求1所述的一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法，其特征在于：所述步骤(2)中对于数据库中元组主键于随机数的元组作为水印嵌入的候选元组，在元组中利用hashSelect选择出待嵌入属性(hashSelect(k,r.P)返回一个下标)y，经过n次选择找到Y=（y1,y2,…yn)。
3.按照权利要求1所述的一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法，其特征在于：所述步骤（3）中计算属性Y对应的极角进一步包括如下步骤：
a. 利用公式（1）整数化，通过极角利用式（2）计算θ值；
b.将加密的水印序列w=w1、w2…wn与极角、θ一起做极角扩展得到扩展后的极角β。
4.按照权利要求3所述的一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法，其特征在于：所述公式（1）为
，
公式（2）为：
。
5.按照权利要求1所述的一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法，其特征在于：所述步骤（8）中对得到的极角进行LSB位提取后，再将检测到的水印进行多数判别提取，最终得到加密后的水印序列。
6.按照权利要求1所述的一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法，其特征在于：所述步骤（9）后再进行数据恢复处理，利用公式恢复原始的元组属性，将其写回数据库。
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