大數據時代基于數據庫設計原則的數據庫加解密關鍵原理分析

（甘肅省軍區數據信息室 甘肅 730000）

互聯網和數據云是近代人們賴以通信的重要工具，數據庫是數據儲存和調用的重要手段，在現代各信息技術和設備中充當著重要角色。大數據時代，我國從未停止對數據庫技術的研究和開發，現代人們逐漸提高了互聯網安全意識，格外重視信息數據的安全，為了滿足人們對數據庫安全的需要，必須重視數據庫的設計，在原有加密驗證保護技術的基礎上再創新，如今，已經初步實現了生成子密鑰的字段加密技術，提高了數據庫技術的應用的安全性和可靠性，并且適用于各客戶端或服務器端加解密，為諸多領域和行業提供了技術支持，滿足現代科技發展的需要。

1 數據庫的設計原則

數據庫設計需要進行周密的考慮，保證最終設計的使用體驗和效果能夠滿足當代發展的需要，與互聯網技術發展向適應，才能實現數據庫技術的應用價值，數據庫設計要遵循的設計原則，主要包括以下幾點：

首先，數據庫設計要求有足夠的完善性和科學性，第一步便是要完善設計計劃，對數據庫的設計方向和設計要點加以明確。數據庫開發需要消耗較長的時間，并要保證設計計劃具有較強的相適應性[1]，將數據庫環境加入設計考慮范圍之中，要滿足現階段數據庫的功能發展需求，與此同時，數據庫的設計計劃中要充分體現出用戶要求，最大限度實現數據庫的實用性和可靠性。

其次，數據庫設計涉及多個方面，在設計過程中，要滿足并遵循數據庫本身具備的內容和特點，數據庫設計要明確數據庫所包含了哪些內容，數據庫的核心作用是實現數據的儲存和調用，在滿足此項功能之外，還要熟悉數據庫的模塊設計、各環節之間的聯系及數據庫之間的轉換等，設計人員要對數據庫有足夠的認識和了解，控制好設計方向和內容，充分重視數據庫設計要求和內容，提高數據庫實用價值。

最后，數據庫設計要遵循設計技術的原則，工程師要對數據庫設計進行透徹的分析，明確數據庫設計過程中涉及的技術，保證設計技術的合理性和規范性。另外，設計工程師需要與相應用戶保持良好的溝通，切實了解用戶的真實需求，并對照設計技術，判斷設計技術選用的正確性，在發現不適應時立即進行轉變和調整。數據庫的運行較為復雜，并且運行時間較長，要求設計工程師要重視數據庫的維護工作，避免由于數據庫的長期運行而導致體驗效果降低。對于數據庫的設計要充分考慮投入成本[2]，在開發和維護成本允許的范圍內展開設計，控制數據設計體量，愈發復雜的數據庫內容，數據處理便會更加煩瑣，設計師盡量一切從簡。

2 數據庫設計原則的數據庫加解密關鍵原理

數據庫設計需要遵循設計原則，數據庫主要目的是對數據的儲存和調用，在互聯網技術迅速發展的背景下，為了保障數據庫使用安全，要加強對數據庫加解密關鍵技術的開發和研究，數據庫加解密技術原理如下：

2.1 加解密系統

數據庫加解密工作對數據庫應用安全和可靠至關重要，要求在設置加解密環節時一定要遵循加解密關鍵原理，滿足加解密功能的實現和應用。加解密系統是數據庫加解密中的核心，對保障數據庫信息安全有著直接的聯系。加解密系統在數據庫中應用廣泛，主要包括三種方式，其中涉及服務器加解密、客戶端加解密以及兩者相混合的加密系統，其中應用最廣泛的是第一種，要結合數據庫加解密設置要求選用相符合的加密系統。在了解數據庫加解密過程中，應當明確數據庫加解密系統由三部分組成，其中涉及應用層、系統環境、系統組件。

系統環境在數據庫加解密中發揮著重要作用，由啟動模塊和鑲嵌操作系統組成，系統環境也是數據庫加解密關鍵原理中必不可少的一種，通常情況下，以軟件包的形式存在并儲存，其中啟動模塊對軟件包進行解密處理，可以為數據庫數據提供安全保障，實際運行過程中，以內存盤形式存在并實現加載項，系統環境創建的優勢在于省略了原有的儲存地點訪問環節，最大限度保障數據庫功能的實現，保障系統穩定運行。加解密系統中存在元數據庫，進行實體元數據的儲存，為了保證信息數據的安全可靠，一般會以加密形式對涉及的數據進行保存，并實現一定的安全保護，并會對所有元數據的特征值進行統計，對數據進行科學的管理。在統計管理之后，會經過密鑰庫的輔助，對相關數據進行分析和判斷，對一種敏感數據進行加密處理，并且在此基礎上設置用戶權限，避免數據被惡意更改或泄露等情況發生。

2.2 Crypt-0RM

Crypt-0RM 組件為數據庫中的訪問層提供相關服務，在加解密系統中發揮著重要作用。隨著數據庫系統應用愈加廣泛，對其安全性能有了更高的要求，該組件在系統中的應用，會對異構數據庫進行屏蔽，應用效果高效便捷，在此基礎上可以對數據進行透明性訪問，應用價值較高。數據庫加解密系統中包含了多種功能模塊，當系統進行數據訪問時，會結合模塊的分布及功能需求情況，先對服務模塊進行查詢，對該模塊中每項數據進行訪問和查詢之后，對業務邏輯模塊與組件接口進行查詢和訪問，在此基礎上實現對數據接口的訪問和查詢[3]，滿足用戶對數據庫使用的需求，在接口訪問的同時完成對事物處理、數據管理及加解密引擎訪問等工作，提高其工作效率和質量。系統開發應用程序是Crypt-0RM 組件的基礎，支持該組件順利平穩的完成訪問工作和任務，其中加解密系統中二次開發接口屬于整個系統的初起點，在此環節開始并完成數據實體的訪問和查詢。

2.3 密文索引組件

2.3.1 查詢理論

數據庫使用密文數據管理對數據提供安全保障，并且為了方便用戶對加解密系統的使用，一般情況下，都會設置相關的密文數據檢索功能，幫助用戶以最快的速度在最短的時間內查詢有關數據。但是這一功能的實現，會對加密后的數據造成不利的影響，其中原有文序特性會發生稍微變動，于是，便會給數據查詢工作帶來不必要的麻煩。對此，系統建設工作人員可以利用Lucene 索引機制，使其技術對數據庫中的數據管理加以細膩化，對數據實體進行控制和操作，加快了數據訪問和查詢速度，能夠順利進入數據庫之中，利用該機制完成數據庫中的索引建立工作。查詢理論主要是能夠通過密文索引快速查找到相關數據，且不會破壞原有的基本文序特性，同時能夠在同一事務內完成，不需要對數據庫重新定義，也避免對數據庫采取較大的改動，在數據查找方面方便快捷，減少了加密之后查詢的麻煩和問題。

2.3.2 密文檢索查詢與構建

密文檢索查詢與構建對數據庫加解密建設有著重要的作用，要求在創建密文索引前，保證各功能的協調性和相配合性，有必要在加解密轉換中配置合理的中間件“XML”，以此保障數據庫加解密系統穩定運行。采用索引構建器，系統在持久化事物處理過程中，數據庫系統中的索引構建器會被動啟動，而索引構建器啟動需要有多種磁盤同時運行，無疑便增加了數據庫工作的復雜性和煩瑣性。對此，數據庫加解密技術還有加大的改進空間，密文檢索組建能夠實現同步和異步索引構建，支持對特定對象進行密文索引。

工作密鑰能夠對數據實體進行良好的儲存和加密，通常情況下，工作密鑰均是放置在密鑰庫中，在此裝置中也起到了保護作用，給予一定的加密保護，保證數據庫的安全可靠。系統在運行過程中，中間件能夠結合數據加密情況，對工作密鑰進行控制，完成解密工作；中間件面相于明文工作密鑰時，會對數據屬性值進行查詢和判斷，并對其完成儲存和加密工作，為了進一步保證數據安全，所有加解密活動都會留下記錄，便于后期檢查和審核。索引構建器工作原理是運用余數計算函數，結合計算數值或者結果進行劃分和屬性查詢，索引構建器會按照加密字段類型完成索引構建，最后通過一系列的整理和統計，對各項數值進行加密處理，完成保密工作。

2.3.3 實驗與系統安全性

數據庫加解密系統關鍵原理要保證數據庫加解密系統的運行安全，主要使用LoadRunner 工具對訪問服務進行整體的檢測，通過檢測，可以分析出加解密系統存在的制約因素和條件，便于進一步加深研究和完善，通常情況下，數據庫加解密系統對多種不同的產品進行加密處理，使得在儲存及轉化過程達到預期理想狀態，要求數據庫加解密系統在穩定運行的前提下，完成加解密處理，多種數據類型的儲存和加密[4]。中間件在運行中，能夠智能的完成相應命令，并且能夠按照要求對數據庫加解密系統中的數據完成加密解密工作任務。實驗與系統安全性原理尤為重要，在檢測過程中，彌補缺陷，實現對象集合，對后期訪問和數據查詢有著積極作用。

3 結語

互聯網技術的迅速發展對數據庫技術的發展提出了較高的要求，面對數據庫數據管理風險日益增加的現狀，基于數據庫設計原則的數據庫加解密關鍵原理分析是十分有必要的，要求系統設計和開發人員要不斷實現系統創新，創造出最優的數據庫加解密系統，為數據庫的應用與發展提供安全可靠的重要保障。