İlişkisel veritabanlarının bütünlük kontrolü için ayrık kosinüs dönüşümü tabanlı kırılgan sıfır damgalama şeması

Günümüzde internet kullanımının hızlı bir şekilde yaygınlaşmasıyla bilgilere erişim daha kolay bir hale gelmiştir. Fakat bu durum veritabanı bütünlüğünün korunuyor olması gibi sorunları da ortaya çıkarmıştır. Son yıllarda veritabanı bütünlüğü önemini arttıran bir konu haline gelmiştir ve bu alandaki çalışmalar gittikçe artmaktadır. İlişkisel veritabanları üzerinde yapılan çalışmaların çoğunda elde edilen damga bilgisi yine orijinal veritabanının içinde tutulmaktadır. Bu durum, veritabanı üzerinde tolere edilebilecek boyutta olsa da bozulmalara neden olmaktadır. Önerilen yöntemde ise elde edilen damga bilgisi veritabanından bağımsız olarak gönderilerek sıfır damgalama şeması uygulanmıştır. Bu yöntemde öncelikle veritabanı gruplara ayrılmaktadır. Ardından her grup bir matris olarak ele alınarak ayrık kosinüs dönüşümü (AKD) katsayıları hesaplanmaktadır. Hesaplanan AKD katsayıların pozitif veya negatif olması durumuna göre 1 veya 0 olarak etiketlenir. Her grup için AKD katsayılarının hesaplanması ve etiketleme işlemlerinin ardından grup damgaları birleştirilerek tüm veritabanı için damga bilgisi elde edilmiş olur. Veritabanı üzerindeki değerlerde meydana gelecek herhangi bir değişiklik, hesaplanan AKD katsayılarını da değiştirecek ve yapılan herhangi bir saldırı grup seviyesinde algılanabilecektir. Yapılan çalışmada kullanılan AKD, ilişkisel veritabanlarının damgalanmasında ilk defa kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda önerilen yöntemin, veritabanındaki değişimleri benzer çalışmalara göre daha hassas bir şekilde tespit edebildiği gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler:

Sayısal damgalama, veritabanı bütünlük kontrolü, Kırılgan sıfır damgalama, Ayrık kosinüs dönüşümü, Bozulma ve saldırı algılama

A fragile zero watermarking schema to check integrity of relational databases based on discrete cosines transform

Nowadays rapid increase of the internet usage makes the data easily accessible. On the other hands, this situation arises another problem like protection of the database integrity. In recent years, database integrity protection becomes more popular and number of the works in this field is increasing in each day. Most works which are related with relational databases hides watermark information, which is generated from the current database, into the same database. This situation causes the data corruptions, which may be tolerable, on the database itself. Proposed method applies zero database watermarking scheme by transferring watermark information as a side information. The method divides the database into groups as the first step and then Discrete Cosine Transform (DCT) is applied by the method on each group which is represented by a matrix. Computed DCT coefficients are labeled as zero or one according to their signs. After computing coefficients and labeling operations for each groups, the watermark information for whole database will be obtained by concatenating groups’ watermarks. Computed DCT coefficients will change if any modification has been occurred on the database and any attack could be detected at the group level. DCT is used by the method to obtain watermark information from the database at first time in the literature. Experimental results indicate that the proposed method can detect tampering on the database with finer accuracy compared to similar works.

Keywords:

Digital watermarking, Checking integrity of database, Fragile zero watermarking, Discrete cosines transform, Distortion and attack detection,

PDF

___

Cox I, Miller M, Bloom J. Digital Watermarking. Morgan Kaufmann: San Francisco, California, 2001.
Agrawal R, Kiernan J. “Watermarking Relational Databases”. 28th international conference on Very Large Data Bases, VLDB Endowment, Hong Kong, China, 20-23 August 2002.
Sion R, Atallah M, Prabhakar S. “Rights protection for categorical data”. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, 17(7), 912-926, 2005.
Gupta G, Pieprzyk J. “Reversible and blind database watermarking using difference expansion”. 1st International Conference on Forensic Applications and Techniques in Telecommunications, Information and multimedia and workshop, Adelaide, Australia, 21-23 January 2008.
Farfoura ME, Horng SJ. “A novel blind reversible method for watermarking relational databases”. 2010 International Symposium on Parallel and Distributed Processing with Applications (ISPA), IEEE, Taipei, Taiwan, 6-9 September 2010.
Chang CC, Nguyen TS, Lin CC. “A blind Reversible robust watermarking scheme for relational databases”. The Scientific World Journal, vol 2013, 1-12, 2013.
Zhang Y, Yang B, Niu XM. “Reversible watermarking for relational database authentication”. Journal of Computers, 17(2), 59-66, 2006.
Khan A, Husain SA. “A fragile zero watermarking scheme to detect and characterize malicious modifications in database relations”. The Scientific World Journal, 2013, 1-16, 2013.
Camara L, Li J, Li R, Xie W. “Distortion-Free watermarking approach for relational database integrity checking”. Mathematical Problems in Engineering, 2014, 1-10, 2014.
Hamadou A, Sun X, Gao L, Shah SA. “A fragile zero-watermarking technique for authentication of relational databases”. International Journal of Digital Content Technology and its Applications, 5(5), 189-200, 2011.
Li Y, Guo H, Jajodia S. “Tamper detection and localization for categorical data using fragile watermarks”. 4th ACM Workshop on Digital Rights Management (DRM ’04), Washington, DC, USA, 25-29 October 2004.
Kamel I. “A schema for protecting the integrity of databases”. Computers and Security, 28(7), 698-709, 2009.
Bhattacharya S, Cortesi A. “A distortion free watermark framework for relational databases”. 4th International Conference on Software and Data Technologies (ICSOFT ’09), Sofia, Bulgaria, 26-29 July 2009.
Guo H, Li Y, Jajodia S. “Chaining watermarks for detecting malicious modifications to streaming data”. Information Sciences, 177(1), 281-298, 2007.
Shehab M, Bertino E, Ghafoor A. “Watermarking Relational databases using optimization based techniques”. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, 20(1), 116-129, 2008.
Atalar M. İmge Dizilerindeki Artıkların İşlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Türkiye, 2008.
Feng G, Huang X. “An improved DCT based zero - watermarking algorithm for text image”. Anti-Counterfeiting, Security and Identification (ASID), 2012 International Conference on. IEEE, Taipei, Taiwan, 24-26 August 2012.