eXist原生數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)連接算法與加密管理機(jī)制的研究與改進(jìn).pdf

1、隨著Web技術(shù)的發(fā)展和普及,以及XML數(shù)據(jù)作為Web信息傳播、存儲(chǔ)媒介的優(yōu)點(diǎn)逐漸深入人心,專為處理XML數(shù)據(jù)的原生XML數(shù)據(jù)庫日益受到重視,有著非常光明的應(yīng)用前景。eXist數(shù)據(jù)庫可以說是當(dāng)今最流行的開源原生XML數(shù)據(jù)庫,已作為商用數(shù)據(jù)庫運(yùn)行在包括嵌入式在內(nèi)的大多數(shù)平臺(tái)上,處理大量真實(shí)的商業(yè)數(shù)據(jù)。相較同類型數(shù)據(jù)庫,eXist數(shù)據(jù)庫文字檢索效率更高,數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)更完整,外部程序訪問接口更豐富。但與成熟的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫相比,eXist數(shù)據(jù)庫

2、在查詢效率、數(shù)據(jù)加密管理等方面仍有較大差距。
　　本文對(duì)eXist數(shù)據(jù)庫查詢策略中的結(jié)構(gòu)連接算法和數(shù)據(jù)管理中的加密機(jī)制作了詳細(xì)的研究。對(duì)結(jié)構(gòu)連接算法的研究重點(diǎn)放在以下兩問題:如何避免eXist數(shù)據(jù)庫現(xiàn)有結(jié)構(gòu)連接算法反復(fù)遍歷參與結(jié)構(gòu)連接的節(jié)點(diǎn)序列,以及如何通過節(jié)點(diǎn)編碼已有性質(zhì)減少計(jì)算和判斷匹配的次數(shù)。在加密機(jī)制方面,主要研究了如何提供一種具有可擴(kuò)展性的加密管理機(jī)制,以便用戶能將所需的加密算法方便地添加到eXist數(shù)據(jù)庫中,而不會(huì)影響

3、數(shù)據(jù)庫現(xiàn)有設(shè)計(jì)。在對(duì)上述兩方面進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于棧的快速定位結(jié)構(gòu)連接算法——FL_Stack和模塊化插件式的加密管理機(jī)制。對(duì)于eXist數(shù)據(jù)庫查詢策略的核心步驟——結(jié)構(gòu)連接操作,本文首先借鑒了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)連接算法研究領(lǐng)域中已提出的基于棧的歸并連接算法(該算法更多的是提供了一種算法思想,但并非結(jié)合了特定數(shù)據(jù)庫的特性而提出的適合該數(shù)據(jù)庫的最優(yōu)算法,因此該算法尚未被任何真實(shí)的數(shù)據(jù)庫采用),在eXist數(shù)據(jù)庫現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)連接算法基

4、礎(chǔ)上,提出了eXist數(shù)據(jù)庫基于棧的結(jié)構(gòu)連接算法——Base_Stack,避免了對(duì)參與結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)序列的反復(fù)遍歷。山于Base_Stack算法在結(jié)構(gòu)連接過程中,仍需——計(jì)算并判斷所有明顯的連續(xù)不匹配的祖先后代節(jié)點(diǎn)對(duì),才能找到下一個(gè)可能匹配的祖先后代節(jié)點(diǎn)對(duì),本文提出并實(shí)現(xiàn)了基于棧的快速定位結(jié)構(gòu)連接匹配算法——FL_Stack算法。FL_Stack算法借助eXist數(shù)據(jù)庫編碼特性,定義了最小差異前綴,分別用祖先節(jié)點(diǎn)編碼和最小差異前綴作為定位

5、標(biāo)準(zhǔn),跳過結(jié)構(gòu)連接操作中明顯不匹配的后代和祖先序列,從而避免了對(duì)節(jié)點(diǎn)關(guān)系的逐一計(jì)算和判斷,進(jìn)一步縮短了結(jié)構(gòu)連接時(shí)間。FL_Stack算法不僅可用在eXist數(shù)據(jù)庫中,其思想還能用于其他需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)連接操作的應(yīng)用中。然后,本文用數(shù)學(xué)方法,從棧的設(shè)計(jì)和快速定位兩方面證明了FL_Stack算法的正確性。
　　此外,本文在合成的和真實(shí)的XML數(shù)據(jù)集上完成了多種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),對(duì)eXist數(shù)據(jù)庫現(xiàn)有結(jié)構(gòu)連接算法和FL_Stack算法進(jìn)行了大量的較

6、全面的實(shí)驗(yàn)比較,驗(yàn)證了FL_Stack算法在時(shí)間效率上的優(yōu)勢。對(duì)于數(shù)據(jù)安全管理中起到重要作用的加密機(jī)制,eXist數(shù)據(jù)庫目前只提供了MD5加密算法,而且不支持其他加密算法的擴(kuò)展。本文通過定義加密算法公共接口和與之對(duì)應(yīng)的加密算法管理模塊,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了能將加密算法模塊化地作為插件添加到數(shù)據(jù)庫中的加密管理機(jī)制,提高了eXist數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)加密管理方面的可擴(kuò)展性。最后,以添加一個(gè)新的加密算法為例,描述了本文加密管理機(jī)制的使用方法,并通過加密結(jié)果對(duì)