面向SaaS應(yīng)用的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的隱私保護機制的研究.pdf

1、隨著云計算技術(shù)的迅速發(fā)展，SaaS(Software as a Service)應(yīng)用得到了廣泛的普及。為了使用SaaS應(yīng)用租戶需要將數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)提供商的數(shù)據(jù)庫中，因此數(shù)據(jù)脫離了租戶的直接控制，數(shù)據(jù)的隱私安全無法得到保證。隨著人們隱私保護意識的增強，SaaS應(yīng)用中數(shù)據(jù)隱私安全性也受到了越來越多的關(guān)注。因此如何保證SaaS應(yīng)用中數(shù)據(jù)隱私的安全成為一個亟待解決的問題。
　　為了保護SaaS應(yīng)用中數(shù)據(jù)隱私安全，在前期的工作中通過引入可

2、信第三方的概念，建立了一個基于租戶、服務(wù)提供商、第三方的三方安全交互隱私保護模型。該模型通過將關(guān)系數(shù)據(jù)庫中敏感屬性劃分到不同的數(shù)據(jù)分塊中，實現(xiàn)了租戶數(shù)據(jù)隱私的隱藏。為了滿足租戶各種應(yīng)用需求，SaaS底層數(shù)據(jù)的存儲形式是多種多樣的（關(guān)系數(shù)據(jù)庫、非關(guān)系數(shù)據(jù)庫）。對于面向文檔的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存儲模式是自由的，記錄中的屬性存在嵌套關(guān)系，不同的記錄可能存在不同的屬性且同一條記錄中可能存在屬性名相同的字段。因此非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)組織形式不同于關(guān)

3、系數(shù)據(jù)庫，這導(dǎo)致了原先提出的數(shù)據(jù)分塊策略不再適用。
　　同時，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在屬性劃分后會得到一系列的數(shù)據(jù)分塊，為了增強非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫隱私保護的效果會盡可能的將數(shù)據(jù)塊放置在不同的數(shù)據(jù)節(jié)點中，但這會導(dǎo)致數(shù)據(jù)訪問效率的下降，因此需要一個隱私保護和數(shù)據(jù)訪問效率的平衡點。此外租戶的數(shù)據(jù)放置數(shù)據(jù)節(jié)點后可能會對其他租戶的應(yīng)用產(chǎn)生影響。因此在對租戶數(shù)據(jù)塊放置時要充分考慮隱私保護需求、應(yīng)用性能需求和節(jié)點負載情況。同時，對租戶數(shù)據(jù)劃分和數(shù)據(jù)塊放置后

4、，當租戶訪問數(shù)據(jù)時可能需要數(shù)據(jù)的遷移和重構(gòu)，而該過程的時間花費較大。
　　針對上述問題，本文從三個方面進行了研究:
　　1.本文提出一種基于屬性結(jié)構(gòu)樹的隱私保護分塊機制，實現(xiàn)了面向文檔的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的分塊機制，增強了基于數(shù)據(jù)分塊的隱私保護機制的通用性。該機制通過根據(jù)租戶數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造一棵屬性結(jié)構(gòu)樹，然后根據(jù)隱私約束條件和屬性關(guān)聯(lián)度由底向上對屬性結(jié)構(gòu)樹的節(jié)點進行重新組合。在對樹中的節(jié)點進行重新組合時，要盡可能的將經(jīng)常一起使用

5、的屬性組合在一起。
　　2.本文提出了一種基于數(shù)據(jù)塊關(guān)聯(lián)圖的數(shù)據(jù)放置機制，實現(xiàn)了面向文檔的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)劃分得到的數(shù)據(jù)分塊的合理放置存儲。首先根據(jù)租戶的歷史訪問記錄，構(gòu)造數(shù)據(jù)塊之間的關(guān)聯(lián)圖，然后借用關(guān)聯(lián)圖對數(shù)據(jù)塊進行分組，同一個分組中的數(shù)據(jù)塊可以放置在同一個數(shù)據(jù)節(jié)點中;最后根據(jù)租戶應(yīng)用性能、節(jié)點負載情況選擇合適節(jié)點放置數(shù)據(jù)塊。
　　3.本文提出了一種基于緩存的數(shù)據(jù)重構(gòu)優(yōu)化機制。首先，通過租戶的歷史訪問記錄計算屬性之間的