Bảo vệ bản quyền công khai cho cơ sở dữ liệu quan hệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI TRƢƠNG CÔNG KHANH BẢO VỆ BẢN QUYỀN CÔNG KHAI CHO CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH HÀ NỘI, NĂM 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI TRƢƠNG CÔNG KHANH BẢO VỆ BẢN QUYỀN CÔNG KHAI CHO CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ Chuyên ngành : KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số : số: 60 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS LƢU THỊ BÍCH HƢƠNG HÀ NỘI, NĂM 2015 i LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực nghiên cứu luận văn, nhận đƣợc giúp đỡ tận tình quan, tổ chức, cá nhân Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới tập thể, cá nhân tạo điều kiện giúp đỡ suốt thời gian thực nghiên cứu luận văn Trƣớc hết với lòng biết ơn chân thành sâu sắc nhất, xin gửi lời cảm ơn tới Cô giáo TS Lƣu Thị Bích Hƣơng, ngƣời trực tiếp bảo, hƣớng dẫn khoa học, ngƣời tận tình dạy dỗ hƣớng dẫn suốt trình nghiên cứu, hoàn thành luận văn Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới thầy giáo, cô giáo công tác Viện công nghệ thông tin Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2, ngƣời tận tình giảng dạy, truyền thụ cho kiến thức khoa học trình học tập trƣờng Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên, sát cánh suốt trình học tập thực nghiên cứu đề tài Hà Nội, ngày … tháng … năm 2015 Học viên Trƣơng Công Khanh ii LỜI CAM ĐOAN Tên là: Trƣơng Công Khanh Lớp: Cao học K17 Khóa học: 2013 - 2015 Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số chuyên ngành: 60 48 01 01 Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn đƣợc cảm ơn thông tin trích dẫn luận văn đƣợc ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày … tháng … năm 2015 Học viên Trƣơng Công Khanh iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ đầy đủ CSDL Cơ sở liệu MSB Most Significant Bit (Bit ý nghĩa nhất) LSB Least Significant Bit (Bit ý nghĩa nhất) DB-CA Cơ quan đăng ký quyền NHĐT Ngân hàng đề thi KT-ĐBCLGD Khảo thí – Đảm bảo chất lƣợng giáo dục iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ mô tả lƣợc đồ thủy vân sở liệu quan hệ Hình 2.1 Quan hệ thủy vân chứng thực định danh 26 Hình 3.1 Biểu đồ use case 33 Hình 3.2 Biểu đồ trình tự use case nhúng thủy vân 34 Hình 3.3 Biểu đồ trình tự use case phát thủy vân 34 Hình 3.4 Biểu đồ thiết kế lớp 35 Hình 3.5 Giao diện cấu hình kết nối CSDL 36 Hình 3.6 Giao diện cài đặt cấu hình kết nối CSDL 38 Hình 3.7 Giao diện nhúng thủy vân 39 Hình 3.8 Giao diện trƣớc thực nhúng thủy vân 39 Hình 3.9 Giao diện sau thực nhúng thủy vân 40 Hình 3.10 Giao diện phát thủy vân 41 Hình 3.11 Giao diện thử nghiệm phát thủy vân 41 Hình 3.12 Kết phát thủy vân CSDL thủy vân 42 Hình 3.13 Kết phát thủy vân CSDL chƣa thủy vân 43 v MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN VỀ THỦY VÂN CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ 1.1 Một số khái niệm 1.1.1 Thủy vân 1.1.2 Thủy vân sở liệu 1.1.3 Lƣợc đồ thủy vân 1.2 Các yêu cầu thuỷ vân sở liệu quan hệ 1.2.1 Khả phát (Detectability) 1.2.2 Tính bền vững (Robustness) 1.2.3 Cập nhật phần tăng thêm (Incremental Updatability) 1.2.4 Không dễ cảm nhận đƣợc (Imperceptibility) 1.2.5 Hệ thống mù (Blind System) 1.3 Những công thuỷ vân sở liệu quan hệ 1.3.1 Cập nhật thông thƣờng 1.3.2 Tấn công có chủ đích 1.4 Các ứng dụng chủ yếu thuỷ vân sở liệu quan hệ 10 1.4.1 Bảo vệ quyền chứng minh quyền sở hữu 10 1.4.2 Chứng thực thông tin (Authentication) 10 1.5 Các lƣợc đồ thủy vân sở liệu quan hệ 11 a Lƣợc đồ thủy vân sử dụng bit ý nghĩa 11 b Thủy vân dựa vào phép hoán vị 12 vi c Thủy vân dựa vào việc chèn thêm ảnh nhị phân 12 1.6 Kết luận chƣơng 14 Chƣơng LƢỢC ĐỒ THỦY VÂN SỬ DỤNG BIT MSB 15 2.1 Giới thiệu 15 2.2 Lƣợc đồ thủy vân 18 2.3 Tính bền vững, chi phí thời gian nhớ lƣợc đồ thủy vân 22 2.3.1 Xác suất nhị thức tồn 22 2.3.2 Phát thủy vân liệu không thủy vân 23 2.3.3 Phát thủy vân liệu thủy vân 23 2.3.4 Đánh giá thời gian yêu cầu nhớ thuật toán 24 2.4 Chứng nhận quyền công khai 24 2.4.1 Giấy chứng nhận thủy vân 25 2.4.2 Chứng thực công khai 26 2.4.3 Quản lý chứng thực 27 2.4.4 Cập nhật tăng dần 30 2.5 Kết luận chƣơng 31 Chƣơng CÀI ĐẶT LƢỢC ĐỒ THỦY VÂN 32 3.1 Đặt vấn đề 32 3.2 Cài đặt lƣợc đồ thủy vân 33 3.3 Kết thực nghiệm 38 3.3.1 Giao diện chƣơng trình 38 3.3.2 Chạy thử nghiệm chƣơng trình 42 3.3 Kết luận chƣơng 44 vii KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC 49 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong thực tế việc chứng minh quyền sở hữu sở liệu quan hệ sau phân phối chuyển giao vấn đề quan trọng môi trƣờng ứng dụng dựa Internet nhiều ứng dụng phân phối sản phẩm Trong năm gần đây, công nghệ thông tin phát triển với tốc độ chóng mặt phần cứng phần mềm, đặc biệt tốc độ phát triển Internet công nghệ có liên quan đƣa đến tiểm chƣa có việc truy nhập phân phối lại sản phẩm kỹ thuật số Sự phát triển công nghệ đa phƣơng tiện với khả chép mô mở nhiều hƣớng cho phát triển lƣợc đồ thuỷ vân, đặt biệt lĩnh vực bảo mật sở liệu Thuỷ vân sở liệu không nằm quy luật phát triển Ban đầu, thuỷ vân đƣợc sử dụng để nhúng vào sản phẩm đa phƣơng tiện nhƣ âm thanh, hình ảnh, video… Nhƣng nay, thuỷ vân đƣợc ứng dụng vào lĩnh vực mẻ có liên quan đến quyền sở hữu trí tuệ Đó lĩnh vực thuỷ vân sở liệu quan hệ, lĩnh vực quan trọng có ứng dụng nhiều sống Thuỷ vân đƣợc sử dụng với mong muốn cho phép chứng minh đƣợc tác giả nguồn gốc sở liệu để từ chứng minh liệu chuẩn xác Xây dựng hệ thống nhằm đáp ứng nhu cầu bảo vệ quyền ngân hàng đề thi học phần đơn vị công tác mục tiêu để thực công trình nghiên cứu Tôi mong muốn kiến thức góp phần vào việc nâng cao công tác Khảo thí, Đảm bảo chất lƣợng đơn vị công tác, qua giúp nâng cao chất lƣợng Đào tạo trƣờng Đại học Thủ đô Hà Nội 51 H(X,Y,Z) = X xor Y xor Z I(X,Y,Z) = Y xor (X v not(Z)) Bƣớc sử dụng bảng 64 giá trị T[1 64] đƣợc tạo từ hàm sin Gọi T[i] phần tử thứ i bảng, T[i]là phần nguyên 4294967296*|sin(i)| , i đƣợc tính theo radian /* Xử lý khối 16 word */ For i = to N/16-1 /* Copy block i into X */ For j = to 15 Set X[j] to M[i*16+j] end /* of loop on j */ /* Lưu A vào AA, B vào BB, C vào CC, D DD */ AA = A BB = B CC = C DD = D /* Vòng */ /* Ký hiệu [abcd k s i]sẽ thực sau : a = b + ((a + F(b,c,d) + X[k] + T[i]) [...]... 2 trình bày lƣợc đồ thủy vân cơ sở dữ liệu sử dụng bit ý nghĩa nhất (MSB - Most Significant Bit) dùng để bảo vệ bản quyền công khai cơ sở dữ liệu quan hệ mà không làm thay đổi dữ liệu 14 1.6 Kết luận chƣơng 1 Chƣơng 1 đã tìm hiểu các khái niệm về thủy vân, các yêu cầu cơ bản của thủy vân cơ sở dữ liệu quan hệ cũng nhƣ các tấn công trên thủy vân các cơ sở dữ liệu quan hệ Đồng thời cũng đƣa ra một số... phát từ thực tế đó, em xin chọn đề tài Bảo vệ bản quyền công khai cho cơ sở dữ liệu quan hệ để làm luận văn thạc sĩ dƣới sự hƣớng dẫn của TS Lƣu Thị Bích Hƣơng 2 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu tổng quan về thủy vân và lƣợc đồ thủy vân sử dụng bit MSB để bảo vệ bản quyền công khai cho cơ sở dữ liệu quan hệ, từ đó xây dựng chƣơng trình thử nghiệm để bảo vệ bản quyền cho ngân hàng đề thi các học phần của... dụng cho cơ sở dữ liệu quan hệ có dữ liệu kiểu số Tƣ tƣởng chính của lƣợc đồ này là sử dụng các bit ít ý nghĩa nhất (LSB) để thủy vân cho cơ sở dữ liệu quan hệ chứa các thuộc tính kiểu số chấp nhận đƣợc những thay đổi nhỏ mà không làm ảnh hƣởng tới ý nghĩa của dữ liệu Lƣợc đồ này sử dụng các bit ít ý nghĩa nhất của các bộ trong cơ sở dữ liệu quan hệ để xây dựng ra thủy vân nhúng cho toàn bộ cơ sở dữ liệu. .. một quan hệ lại là những phép toán chuẩn trong cơ sở dữ liệu Do những khác nhau lớn này mà các lƣợc đồ thủy vân đƣợc phát triển cho các dữ liệu đa phƣơng tiện không thể đƣợc sử dụng trực tiếp để thủy vân các quan hệ Định nghĩa 1.1: Thủy vân cơ sở dữ liệu quan hệ [3] Thủy vân cơ sở dữ liệu quan hệ là một kỹ thuật nhúng một số thông tin nào đó (đƣợc gọi là thông tin thủy vân W) vào cơ sở dữ liệu quan hệ. .. vẹn dữ liệu trong cơ sở dữ liệu quan hệ có sử dụng khóa 1.1.3 Lƣợc đồ thủy vân Lƣợc đồ thủy vân cơ sở dữ liệu quan hệ bao gồm 2 phần: nhúng thủy vân và phát hiện thủy vân Khi nhúng thủy vân, một khóa thủy vân K do chủ sở hữu cơ sở dữ liệu tự chọn sẽ đƣợc sử dụng để nhúng thủy vân W vào cơ sở dữ liệu gốc Sau khi nhúng thủy vân, các cơ sở dữ liệu sẽ đƣợc đƣa vào trong môi trƣờng Internet Để xác minh quyền. .. là hệ thống mù Tính chất này rất quan trọng vì nó cho phép có thể phát hiện thuỷ vân trong bản sao của quan hệ cơ sở dữ liệu cho dù quan hệ gốc đã đƣợc cập nhật 1.3 Những tấn công trên thuỷ vân cơ sở dữ liệu quan hệ Vì các quan hệ cơ sở dữ liệu luôn đƣợc cập nhật nên các thuỷ vân đƣợc giấu trong một quan hệ có thể bị mất do những cập nhật thông thƣờng cũng nhƣ các tấn công có chủ đích 1.3.1 Cập nhật... vào trong cơ sở dữ liệu Ưu điểm của lược đồ này là: - Lƣợc đồ tƣơng đối đơn giản và áp dụng đƣợc cho các cơ sở dữ liệu chứa các thuộc tính kiểu số chấp nhận thay đổi nhỏ - Là một trong những lƣợc đồ thủy vân đầu tiên cho việc bảo vệ bản quyền cơ sở dữ liệu quan hệ - Khả năng phát hiện mù và chi phí thấp khi xác minh quyền sở hữu các dữ liệu Nhược điểm của lược đồ này là: - Nếu giá trị dữ liệu nhận... 11 1.5 Các lƣợc đồ thủy vân cơ sở dữ liệu quan hệ Thuỷ vân trên cơ sở dữ liệu quan hệ là một kỹ thuật mới và rất phức tạp Cho đến nay mới chỉ có một vài cách tiếp cận bài toán thuỷ vân cơ sở dữ liệu quan hệ cho ứng dụng bảo vệ bản quyền Việc lựa chọn lƣợc đồ thủy vân nào là tuỳ thuộc vào yêu cầu của ứng dụng Một số lƣợc đồ thuỷ vân trên cơ sở dữ liệu quan hệ nhƣ:  Lƣợc đồ thủy vân sử dụng các bit ít... quyền sở hữu của một cơ sở dữ liệu đáng ngờ, quá trình xác minh cơ sở dữ liệu bị nghi ngờ đƣợc thực hiện nhƣ là đầu vào và bằng cách sử dụng khóa thủy vân K (đƣợc sử dụng trong giai đoạn nhúng) thủy vân nhúng (nếu có) đƣợc lấy ra và so sánh với các thông tin thủy 6 vân ban đầu Hình 1.1 là sơ đồ mô tả lƣợc đồ thủy vân cơ sở dữ liệu quan hệ cơ bản [8] Khóa K Cơ sở dữ liệu Nhúng thủy vân gốc Cơ sở dữ liệu. .. tin thủy vân (W) Khóa K Cơ sở dữ liệu nghi Phát hiện thủy Khẳng định đúng hoặc ngờ vân sai Thông tin thủy vân (W) Hình 1.1 Sơ đồ mô tả lược đồ thủy vân cơ sở dữ liệu quan hệ cơ bản 1.2 Các yêu cầu cơ bản của thuỷ vân trên cơ sở dữ liệu quan hệ Chúng ta có thể thấy rằng thủy vân các dữ liệu quan hệ có những yêu cầu kỹ thuật cao và có các ứng dụng thực tế có ý nghĩa xứng đáng đƣợc quan tâm thích đáng từ