同态加密数据库备份实践

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      FCS“优秀青年计算机科学家论坛”于2019年启动，以尊重科学贡献、传播更多优秀成果为宗旨，取代之前的“优青论坛”。论坛文章的主要作者（第一作者或通讯作者）是十年内获得博士学位的年轻计算机科学家。作者们审视自己的研究领域，总结自己的研究方向，并介绍自己最近的研究进展。本论坛所有文章均为FCS编委会成员推荐的邀请稿。

      本期“优秀青年计算机科学家论坛”推出包云岗研究员团队的成果——同态加密数据库备份实践。

作者简介：包云岗

    包云岗，2003年本科毕业于南京大学，2008年获中科院计算所博士学位，现为中科院计算所研究员，博士生导师。2010年到2012年在普林斯顿大学李凯教授小组开展博士后研究。他目前的研究兴趣包括计算机体系结构，操作系统，以及系统性能建模和评估。他是CCF、ACM和IEEE的会员。

导

读

    全同态加密理论可实现将任意操作运行在加密数据上，得到的结果解密后与直接在未加密数据上执行得到的结果相同，但全同态加密引入了极大的计算开销，在实际系统中几乎不可用。与此同时，偏同态加密技术作为另一可选方案，引入了可接受的计算开销，但仅支持部分操作，作用范围有限。CryptDB数据库尝试将同列数据复制多份，每份数据加密不同的偏同态算法以支持对应的数据库操作，从而兼顾了同态加密效果与可用性。但CryptDB数据库引入了一定存储开销，特别是在进行数据库备份恢复的时候。本文提出一个新的同态加密数据库备份恢复系统CryptZip，可以有效降低同态加密数据库在备份恢复过程中的存储开销。CryptZip主要是利用同态加密数据库中元数据信息，在语义冗余的多数据副本中按特定算法选择性地存储部分数据，从而实现极大地降低存储开销。实验效果表明，CryptZip在TPC-C测试基准上可以降低90.5%的备份存储开销。

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Frontiers of Computer Science

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Frontiers of Computer Science （FCS）是由教育部主管、高等教育出版社和北京航空航天大学共同主办、SpringerNature 公司海外发行的英文学术期刊。本刊于 2007 年创刊，双月刊，全球发行。主要刊登计算机科学领域具有创新性的综述论文、研究论文等。本刊主编为周志华教授，共同主编为熊璋教授。编委会及青年 AE 团队由国内外知名学者及优秀青年学者组成。本刊被 SCI、Ei、DBLP、INSPEC、SCOPUS 和中国科学引文数据库（CSCD）核心库等收录，为 CCF 推荐期刊；两次入选“中国科技期刊国际影响力提升计划”；入选“第4届中国国际化精品科技期刊”。

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