软件学报

作者：张媛媛，李书缘，史烨轩，周南，徐毅，许可

单位：张媛媛，软件开发环境国家重点实验室(北京航空航天大学), 北京 100191;北京航空航天大学 计算机学院, 北京 10019111,李书缘，软件开发环境国家重点实验室(北京航空航天大学), 北京 100191;北京航空航天大学 计算机学院, 北京 100191;北京航空航天大学 沈元荣誉学院, 北京 10019102,史烨轩，软件开发环境国家重点实验室(北京航空航天大学), 北京 100191;北京航空航天大学 计算机学院, 北京 10019103,周南，软件开发环境国家重点实验室(北京航空航天大学), 北京 100191;北京航空航天大学 计算机学院, 北京 10019104,徐毅，软件开发环境国家重点实验室(北京航空航天大学), 北京 100191;北京航空航天大学 未来区块链与隐私计算高精尖创新中心, 北京 100191;北京航空航天大学 人工智能研究院, 北京 10019105,许可，软件开发环境国家重点实验室(北京航空航天大学), 北京 100191;北京航空航天大学 未来区块链与隐私计算高精尖创新中心, 北京 100191;北京航空航天大学 计算机学院, 北京 10019106

关键词：数据联邦;连接查询;安全多方计算

基金：国家重点研发计划（2018AAA0101100）；国家自然科学基金（U1811463，62076017）；软件开发环境国家重点实验室（北京航空航天大学）开放课题（SKLSDE-2020ZX-07）

近年来，多个国家地区出台了一系列数据安全相关的法律，例如欧盟的《通用数据保护条例》等.这些相关法律法规的出台，加剧了各企业机构等多方之间数据共享难的数据孤岛问题.数据联邦（data federation）正是解决该问题的可能出路.数据联邦是指多个数据拥有方在不泄露各自原始数据的前提下，结合安全多方计算等隐私计算技术，联合完成查询任务的计算.这一概念已成为近年来的研究热点，并涌现出一系列相关的代表性系统工作，如SMCQL、Conclave.然而，针对关系数据库系统中核心的连接查询，现有数据联邦系统还存在如下问题：首先，连接种类单一，难以满足复杂连接条件下的查询需求；其次，算法性能低下，由于现有系统往往直接调用安全工具库，其运行时间与通信开销高昂.因此，针对以上问题进行研究，提出了数据联邦下连接算法.主要贡献如下：首先，设计实现了面向多方的联邦安全算子，能够支持多种运算；其次，提出了支持q-连接的联邦连接算法与优化策略，显著减少了连接查询所需安全计算代价；最后，基于基准数据集TPC-H，验证了该算法的性能.实验结果表明，与现有数据联邦系统SMCQL、Conclave相比，该算法能够将运行时间和通信开销分别降低61.33%和95.26%.

来源：2023年第3期

《软件学报》期刊编辑部

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