Page 270 - 《软件学报》2020年第11期

侯瑞涛 等:分级可逆的关系数据水印方案 3585

由图 10 可知,该方案的 wdr 明显高于 GADEW,DEW.当元组删除比例大于 70%之后,PEEW 的 wdr 开始下
降,而 RRW 和该方案则一直保持在 100%.这说明该方案抵御元组删除攻击的能力优于 GADEW、DEW 及
PEEW,不逊色于 RRW.
由图 11 可以看出,方案的 drr 随删除的元组规模的增大呈线性递减趋势.该实验结果的出现,主要有以下两
个原因.
(1) 元组删除攻击将部分嵌有水印的元组删除,无法进行数据恢复,而剩余的嵌有水印的元组能够全部恢
复为原始数据.随着删除的元组比例不断增大,drr 势必呈现出递减趋势.
(2) 由于删除的元组比例与数据恢复的准确率之和近似于 1,故 drr 呈线性递减趋势.
4.2.2 元组添加攻击实验
元组添加攻击是指向包含水印的关系数据中添加一定比例的元组,这不会对原有的数据产生影响,但会扰
[9]
乱水印检测,致使水印检测错误 .为充分说明水印抵御元组添加攻击的能力,实验将元组添加比例的上限设置
为 100%,实验结果如图 12 和图 13 所示.

Fig.12 Watermark detection accuracy after Fig.13 Data recovery accuracy after
tuples adding attacks tuples adding attacks
图 12 水印检测的准确率(元组添加攻击) 图 13 数据恢复的准确率(元组添加攻击)
从图 12 中可知,当元组的比例不大于 50%时,该方案的 wdr 明显高于 DEW,与其余方案持平.当元组的比例
大于 50%时,GADEW 的 wdr 降到 40%以下,而该方案和 RRW 始终保持在 100%.这说明该方案可以有效地抵御
元组添加攻击.
从图 13 中可知,当添加元组的比例不高于 100%时,drr 保持在 100%.这是由于水印嵌入期间,元组、属性值
及相应数位的选取均由以元组主键值为输入的哈希函数决定,元组添加攻击不会改变相应的哈希值,因此数据
恢复时,可准确定位到嵌有水印的数位.
另外,数据恢复时可能会修改元组添加攻击产生的新元组,此处不做考虑.
4.2.3 元组修改攻击实验
元组修改攻击是指在包含水印的关系数据中修改一定比例的元组,致使水印检测出错,达到破坏水印的目
[9]
的 .此种攻击往往造成数据可用性的下降,甚至数据无法使用.为充分验证水印在抵御元组修改攻击方面的能
力,本实验选择最为严格的元组修改方式,即修改元组时,修改元组中的全部属性,这势必会修改水印所在的属
性值.由此得到实验结果如图 14 和图 15 所示.
由图 14 可知,元组修改的比例在不高于 80%的情况下,该方案和 RRW 的 wdr 均保持在 100%,高于其他方
案.当元组修改的比例达到 90%时,该方案的 wdr 为 95.02%,低于 RRW,但高于其他方案.这是由于在水印检测时,
未受修改攻击的元组被遭受修改攻击的元组干扰,致使水印在检测时出现错误.但是在实际应用场景中,往往不
会遭受如此严格且如此高比例的元组修改攻击.所以,该方案足以抵御大多数的元组修改攻击.
该实验 drr 与元组删除攻击实验显示出类似的线性递减趋势,如图 15 所示.这是因为此种元组修改攻击较
为严格,遭受攻击的元组恢复为原始数据的可能性较小.线性趋势的形成原因与元组删除攻击相同.