并行查询中的索引并行化技术

提出一种新的索引并行化技术，利用多处理机来提高建立在B树结构上的索引性能，并提出了一种改进的B树结构－FALNB树，基于该树结构，以大结点B树方式在多个处理机上分布索引数据，通过动态调整算法快速进行调整，取得很好的负载平衡效果，给出了时间分析模型，实验结果显示FALNB树能加快查询响应速度，对海量数据的索引有良好性能。     

数据库中字符型数据的加密及查询

加密是保护数据库中敏感信息的一种有效手段,如何在保证数据库安全的同时,实现对加密数据的高效查询是目前的一个难题。在此提出一个针对字符型数据的保存顺序加密方案,能直接在加密数据上执行字符串的等值查询;同时,通过构造索引字段储存字符串的结构信息,使子串查询时只需解密部分相关记录,较大地提高了子串查询性能。最后通过实验验证了加密系统的安全性与查询性能的提高。     

重叠型P2P网络中的查询负载均衡策略研究

提出了一种资源发布和查询过程中的负载均衡策略.通过将超级结点的资源信息组织为 B+树,利用B+树中叶子结点的均衡性来实现超级结点的负载均衡.实验结果表明:在网络中资源发布数和查询数较多的情况下,该方法能够在相对不降低搜索性能的前提下,有效地解决重叠型 P2P 网络中超级结点负载不均衡的问题     

图形处理器上CSB~+-树索引的并行构建算法

为提高缓存敏感CSB+-树索引的操作效率,在图形处理器(GPU)上研究CSB+-树的并行构建和查询性能.通过分析索引树内部节点的每一键与对应叶子节点的映射关系,提出了一种一次性并行构建CSB+-树所有内部节点键值的无锁并行算法,以最大并行度来快速构建索引树.该算法通过设计GPU平台上支持CSB+-树的索引数据任意伸缩的动态数组来解决GPU上不能动态分配显存空间的问题,通过在索引内部节点的边界增加填充位来减少线程块的线程分支数,从而提高CSB+-树的查询效率.实验结果表明,文中所提算法的运行时间比基于单个节点和基于树层的并行算法分别提高了31.0和1.4倍.     

基于元素区间编码的GML数据索引方法

根据GML数据查询的需要,在分析XML文档编码和空间索引技术的基础上,提出一种基于扩展的元素区间编码的GML索引方法.首先通过扩展的区间编码方法对GML文档中的元素、属性、文本、几何体等要素进行编码;其次依据元素编码算法并将非空间节点、空间节点、元素节点从GML文档树中分离,产生元素编码序列;在此基础上根据节点类型的不同对属性和文本节点建立B+树索引以实现值查询,对几何体节点建立R树索引以实现空间数据的分析操作,并在查询处理时通过查询优化算法避免不必要的节点的遍历,进一步提高查询效率.实验结果表明,基于元素区间编码的GML数据索引方法是可行的、高效的.     

一种基于XML前缀编码的路径查询

为了解决XML文档树子结点过多时前缀编码长度增加的问题,提出一种改进的XML前缀编码——IPE编码.基于IPE编码,结合倒排索引表,给出XPath路径查询算法,可以有效地提高XML文档的查询速度.     

日志结构合并树的查询优化技术

针对基于日志结构合并树(Log Structured Merge Tree, LSM-tree)的数据库查询性能较差的问题,目前的研究工作主要集中在利用索引和缓存技术提升LSM-tree的查询性能.本文主要从以下几个方面对LSM-tree的查询优化技术进行了综述.第一,介绍了LSM-tree的基础架构,分析了影响查询的因素.第二,分析了当前的LSM-tree查询优化技术,包括索引优化技术和缓存优化技术.第三,分析了索引和缓存技术是如何提升基于LSM-tree的数据库查询性能的,并总结了一些现有的研究工作.最后,总结并给出了未来可能的研究方法.     

基于最小生成树的R~*-树结点分裂算法

针对R*-树应用到逆向工程领域时遇到的适用性差等问题,提出了一种新的R*-树结点分裂算法.该算法将R*-树索引结点表示为轴向包围盒,依据轴向包围盒外接球间的重叠度计算结点相似度,并将其作为权值构建结点无向连通图,用来求解结点无向连通图的最小生成树.沿最大权值边将最小生成树分裂为2棵子树,并基于结点外接球体积对R*-树结构进行优化,从而实现了R*-树结点分裂.实例表明,R*-树结点分裂算法可处理各种复杂数据的结点分裂问题,能够有效地提高R*-树的构建效率及空间数据的查询效率.     

内存数据库索引研究

内存数据库将数据存储在内存中进行操作,与基于磁盘的数据库相比在性能上得到提升,但是由于MMDB与DRDB的性能瓶颈的差异,用于DRDB的B+树索引算法已经不再适用于MMDB。为适应内存数据库的性能,T树,CSS树,CSB+树等索引算法相继被提出,但是这些算法没有考虑到TLB失效会影响索引的性能。本文通过对CSB+树进行改进,得到一种更适用于内存数据库的索引算法。实验证明,该索引结构可以降低TLB失配,提升处理器缓存的利用率,提高查询效率。     

对基于B-树系列的数据库索引算法的研究

用户对数据库最频繁的操作是进行数据查询。为了提高检索数据的能力,数据库引入了索引机制。索引是一个单独的、物理的数据库结构,它是某个数据库表中一列或若干列值的集合和相应的指向表中物理标识这些值的数据页的逻辑指针清单。B-树、B＋树是两种常见的数据库索引结构。本文研究基于B-树、B＋树的索引结构的算法,并分析比较各自的性能。     

Aggregation Tree Statistical Computing Based on Functional Encryption

The medical monitoring system is widely used. In the medical monitoring system, each user only possesses one piece of data logging that participates in statistical computing. Specifically in such a situation, a feasible solution is to scatter its statistical computing workload to corresponding statistical nodes. Moreover, there are still two problems that should be resolved. One is how the server takes advantage of intermediate results obtained through statistical node aggregation to perform statistical computing. Statistical variable decomposition technique points out the direction for statistical projects. The other problem is how to design an efficient topological structure for statistical computing. In this paper, tree topology was adopted to implement data aggregation to improve aggregation efficiency. And two experiments were done for time consumption of statistical computing which focuses on encrypted data aggregation and encrypted data computing. The first experiment indicates that encrypted data aggregation efficiency of the scheme proposed in this paper is better than that of Drosatos' scheme, and the second indicates that improving computing power of the server or computational efficiency of the functional encryption scheme can shorten the computation time.     

基于Paillier和PSI的多关键字可搜索加密方案

围绕多关键字的高效密文搜索和数据安全性保障问题,展开分析与研究,基于同态加密和私有集合交集技术,提出一种面向多关键字的高效的保护搜索模式的可搜索加密方案.该方案使用随机数填充和Paillier同态加密方法构造安全索引和陷门,保护了索引隐私和陷门隐私,进而保护了搜索模式;该方案通过私有集合交集技术进行连接多关键字搜索,搜索中只使用到了乘法和指数运算,与其他方案相比大大提高了效率;安全性和性能分析表明,该方案具有可搜索加密的语义安全性,可以高效地实现对密文的多关键字搜索,且具有良好的计算代价.     

阈值上限一定时超大规模数据库的查询方法研究

在确定查询阈值上限时,当前数据库查询方法只能使用查询树的一条路径,并行性能较差;在对超大规模数据进行查询时,具有查询时间长、响应不及时的弊端。为此,提出一种新的阈值上限一定时超大规模数据库的查询方法,通过RSA算法对超大规模数据库进行加密和解密处理,依据多叉树的定义构造多叉索引树,在此基础上计算各代表数据点与查询点之间的距离;在阈值上限一定时,利用多个从节点机并行处理后,使用主节点机汇集结果,运用后续子树递归处理,直至获取查询结果。实验结果表明,所提方法不仅具有很高的查询效率,而且CPU使用率很高。     

数据库加密与密文数据查询技术综述

数据库加密是对敏感数据进行安全保护的有效手段．归纳了数据库加密系统的应用需求，综述了数据库加密的实现机制、加密粒度、加密算法及密钥管理，分析了密文数据库的索引机制与查询策略，讨论了数据库加密的局限性，并展望了数据库加密与密文数据查询技术的发展方向．     

一种面向密文大型数据集的可搜索加密方案

为解决可搜索加密方案中由于安全索引过大而导致的关键词搜索时间复杂度过高这一问题,结合云存储应用环境,提出了一种面向密文大型数据集的可搜索加密方案.针对云存储环境中数据集过大的用户,使用块状存储结构优化安全索引的数据结构,将安全索引按照分块参数分为Small,Medium,Large三类.在关键词搜索过程中采用间接寻址的方式,使得在安全索引过大的情况下,仍然能保持良好的搜索时间复杂度,达到用户可接受的范围.实验结果表明,随着安全索引的增大,关键词搜索时间达到了亚线性.     

大规模数值型数据库中敏感数据的加密算法研究

针对大规模数值型数据库中敏感数据的加密,传统算法无法解决当前行、列数据间加密密钥的干扰问题,导致安全性能较差,效率降低。为此,提出一种新的大规模数值型数据库中敏感数据加密算法,对大规模数值型数据库中的数据进行聚类处理,以过滤无价值数据,得到对用户有价值的数值型数据,降低计算量。给出大规模数值型数据库中敏感数据加密原理,进行大规模数值型数据库的元素级加密,使所有字段的密钥均不相同。介绍了一种只在加密和解密的过程中产生密钥的密钥生成方式,依据得到的密钥对大规模数值型数据库中敏感数据进行加密和解密处理,从而实现敏感数据的加密。实验结果表明,采用所提算法对敏感数据进行加密,不仅能够保证安全性,而且有很高的效率和存储性能。     

基于小波和分数阶傅里叶变换的混沌图像加密

为了进一步提高加密效果和效率,本文提出一种基于小波分解和分数阶傅里叶变换的混沌图像加密方法。加密过程包括三个步骤:首先利用混沌序列对图像进行像素值扰乱;然后进行小波分解并提取出低频分量,对其进行分数阶傅里叶变换;最后进行混沌置乱得到最终加密图像。仿真结果表明该方法能够成功实现图像的加密和解密,具有很好的加密效果和安全性。     

基于区块链的电子病历共享与可验证方案

为解决传统电子病历存储方案共享难、数据易篡改和隐私泄露问题,为此构建一种基于区块链的电子病历可搜索加密存储、高效共享与可验证方案。通过使用简洁非交互零知识证明(zero-knowledge succinct non-interactive arguments of knowledge, zk-SNARKs)构建用户身份认证系统,提高用户身份的隐私性,匿名性。通过提出基于改进Merkle树的格可搜索加密方案,实现电子病历的可搜索加密与验证方案;并在此基础上通过智能合约构造搜索方案的双重验证。通过将相应的加密数据外包到星际文件系统(interplanetary file system, IPFS)以降低存储成本。通过实验对加密算法性能、智能合约时间和花费开销、链下存储性能进行仿真测试。验证了该系统能够满足电子病历系统应用需求,并提高了数据完整性、搜索效率性和身份保密性。     

一种结合H.264/AVC CABAC熵编码器特征的视频选择性内容加密算法

为了对数字视频内容进行快速高效加密,提出了一种新的选择性内容加密算法.在H.264/AVC的场景自适应算术编码（CABAC）熵编码器的“二进制算术编码”阶段引入伪随机化.通过CABAC熵编码器的M编码器,自身完成视频数据单元的加密操作,无需额外的加密模块.实验表明：新算法不会降低CABAC熵编码器的压缩效率,加密后的视频码流有效地隐藏了源视频的可视信息.     

具有前向安全特性的密态图像搜索方案

围绕当前多数密态图像搜索方案在更新时产生的信息泄露问题,提出一个云环境下具有前向安全特性的密态图像搜索方案.方案首先采用Tensorflow机器学习模型进行图像识别,设计高效图像关键字信息提取方法;然后基于动态可搜索加密思想,利用GGM范围受限伪随机函数生成搜索令牌,构造出支持动态更新的安全密态图像索引结构.搜索时利用搜索令牌和哈希函数计算匹配结果,不会泄露查询者隐私.安全分析和实验结果表明,本方案在满足高效搜索的同时实现前向安全性,并具有良好的更新性能.