外包数据库SQL查询评估的完整性认证研究

AuthPDB：外包概率数据库的查询认证

AuthPDB: Query Authentication for Outsourced Probabilistic Databases

在云计算等发展的推动下，数据管理外包的努力越来越多。缺乏专业知识和计算资源的公司（数据所有者）可以将其数据外包给第三方服务提供商（服务器），该服务提供商提供对外包数据的存储和查询评估服务。外包范例的一个安全问题是外包数据上返回的查询结果的完整性。本文考虑概率数据库的外包，其查询评估具有很高的复杂性。一个不诚实的服务器可能会返回廉价的（和不正确的）查询答案，希望具有较弱计算能力的客户端无法捕获不正确的结果。为了解决这个问题，我们设计了高效的完整性验证方法，用于外包概率数据库上的所有答案和top-k查询评估。我们的实证结果证明了我们的验证方法的有效性和效率。

外包字符串相似性搜索的有效认证

Efficient Authentication of Outsourced String Similarity Search

云计算使大数据分析的外包成为可能，其中第三方服务器负责数据存储和处理。在本文中，我们考虑外包模式，提供字符串相似性搜索的服务。具体地，给定相似性搜索查询，服务提供商返回来自外包数据集的与查询字符串相似的所有字符串。外包模式的一个主要安全问题是验证服务提供商是否返回可靠和完整的搜索结果。在本文中，我们设计了AutoS3，外包字符串相似性搜索的认证机制。AutoS3的核心思想是服务器返回一个验证对象VO来证明结果正确。首先，我们设计了一个认证的字符串索引结构命名为MBtree的VO建设。其次，我们设计了两种轻量级的认证方法VS2和EVS2，能够以较低的验证成本捕获服务提供商的各种欺骗行为。此外，我们推广了我们的解决方案的前k字符串相似性搜索。我们在真实世界的数据集上进行了大量的实验结果，以证明我们的方法的效率。

Semantically Secure Private Set Intersection over Outsourced Multi-Owner Secret-Shared Databases

Private set intersection (PSI) aims to allow users to find out the commonly shared items among the users without revealing other membership information. The most recently proposed approach to PSI in the database community was Prism, which is built upon secret sharing and the assumption that multiple non-colluding servers are available. One limitation of Prism lies in its semantic security: the encoding on the servers is deterministic, implying that the scheme cannot be indistinguishable under a chosen-plaintext attack (IND-CPA). This paper extends the original PSI scheme of Prism by two orthog…

用于云SQL数据库的动态AES解密/加密

On-the fly AES Decryption/Encryption for Cloud SQL Databases

我们提出了客户端AES 256加密云SQL数据库。列密文是确定性的或概率性的。我们信任云DBMS的运行时值的安全性，例如，通过移动目标防御客户端可以将AES密钥与查询一起发送。这些服务于将所选密文动态解密为用于查询评估的明文。DBMS最迟在查询结束时清除键和明文。它可以将密文传递给解密使能的客户端或以其他方式传递明文，例如，浏览器/导航器。该方案在功能上向云DBMS提供明文SQL DBMS的能力。AES处理开销对于现代CPU来说似乎可以忽略，例如，一个流行的英特尔I5。确定性加密可以没有存储开销。概率的一个加倍的DB存储。该方案似乎是第一个普遍实用的外包加密SQL数据库。一个足以实践的实现看起来很容易。一个现有的云SQL数据库管理系统与UDF支持应该做的。

ObliDB：安全数据库的不经意查询处理

ObliDB: Oblivious Query Processing for Secure Databases

像英特尔SGX这样的硬件飞地是一种很有前途的技术，可以提高外包给云的数据库的安全性。这些安全区提供了一个与管理程序/操作系统隔离的执行环境，并对RAM中的数据进行加密。然而，对于使用大量内存的应用程序（包括大多数数据库），安全区不能防止访问模式泄漏，这使得攻击者可以获得有关数据的大量信息。此外，使用安全文献中的不经意RAM（ORAM）原语来解决此问题的简单方法会增加大量开销。最近的一些工作探索可信硬件飞地作为一种安全的，访问模式无关的数据存储和分析外包的路径。虽然这些工作有效地解决了特定的子问题（例如，构建安全索引或运行始终扫描整个表的分析查询），但没有先前的工作支持具有多种访问方法的DBMS引擎上的一般查询工作负载的不经意查询处理。此外，单独应用这些技术并不能保证端到端的工作负载（如对多个表的复杂SQL查询）不会被察觉。在本文中，我们介绍ObliDB，一个不经意的数据库引擎设计，是第一个系统，提供遗忘一般数据库读取工作负载的多种访问方法。ObliDB支持广泛的查询，包括聚合、连接、插入、删除和点查询。我们实现了ObliDB，并表明，在分析工作负载上，ObliDB的速度比Opaque快1.1- 19倍，Opaque是一个以前的不经意的，基于飞地的系统，仅用于分析，并且在Spark SQL的2.6倍之内。ObliDB支持3- 10 ms延迟的点查询，其运行速度比HIRB快7倍以上，H…

Java数据安全框架（JDSF）及其应用

A Java Data Security Framework (JDSF) and its Case Studies

我们提出的东西，我们称之为机密性，完整性和身份验证子框架，这是一个更一般的Java数据安全框架（JDSF）的一部分，旨在支持与数据安全（机密性，源身份验证，完整性和SQL随机化）的各个方面。JDSF最初是在2007年设计的，用于MARF和HSQLDB这两个用例，以允许各种安全方面及其泛化的插件式实现和验证。JDSF项目从两个项目中的数据安全的角度探讨了安全数据存储相关的问题。考虑了各种常见的安全方面和任务，以提取一系列可能的参数，这些方面需要设计一个可扩展的框架API及其实现。正在解决的一个特殊挑战是将不同的方法和算法聚合到一组通用的Java API中，以覆盖所有或至少是最常见的方面，同时保持框架尽可能简单。作为框架的一部分，我们提供了上述子框架的API，以允许MARF和HSQLDB数据库的机密性、完整性和身份验证方面的通用算法实现。与此同时，我们对数据和数据库安全方面的相关工作和文献进行了详细的概述，我们认为这些工作和文献是设计JDSF的可能输入。