데이터베이스 보안을 위한 혁신적 워터마킹 기법

그러나 최근 몇 년 사이에 관계형 데이터베이스 시스템이 전자 상거래, 금융, 의료, 교육 등 다양한 실생활 응용 분야에서 핵심적인 역할을 수행하면서, 데이터베이스 자체에 포함된 방대한 양의 정보에 대한 보호 필요성이 급격히 대두되었습니다. 데이터베이스는 전통적인 멀티미디어 파일과는 달리 구조화된 레코드와 필드, 그리고 복잡한 관계를 가지고 있기 때문에, 기존의 워터마킹 기법을 그대로 적용하기에는 한계가 있었습니다. 따라서 데이터베이스의 저작권 보호를 목표로 하는 워터마킹 연구가 새로운 연구 분야로 부상하게 되었으며, 이는 법적 차원에서 데이터베이스의 소유권 및 이용권을 명확히 규정하고 침해를 방지하기 위한 중요한 수단으로 인식되고 있습니다.

본 논문에서는 이러한 배경을 바탕으로, 선택된 데이터베이스 튜플 중에서 숫자가 아닌 다중 단어 속성에 이진 이미지 형태의 워터마크를 삽입하는 효율적인 데이터베이스 워터마킹 알고리즘을 제안합니다. 구체적으로, 먼저 워터마크로 사용할 이진 이미지를 준비하고, 이를 일정한 비트 스트림으로 변환한 뒤, 데이터베이스 스키마에서 텍스트형 혹은 문자열형 필드 중 워터마크 삽입에 적합한 속성을 자동으로 식별합니다. 이후 선택된 튜플의 해당 속성 값에 대해 미세한 문자 변형이나 공백 삽입, 대소문자 교체와 같은 비가시적 변화를 적용함으로써, 원본 데이터의 의미나 가독성을 크게 해치지 않으면서도 워터마크 비트를 은밀히 내재시킵니다. 이러한 삽입 과정은 데이터베이스 관리 시스템(DBMS)의 일반적인 업데이트 연산과 호환되도록 설계되었으며, 대량의 레코드에 대해서도 비교적 짧은 시간 안에 처리될 수 있도록 최적화되었습니다.

제안된 알고리즘의 주요 특징 중 하나는 블라인드(Blind) 특성을 갖는다는 점입니다. 즉, 워터마크를 추출하거나 검증할 때 원본 데이터베이스, 즉 워터마크가 삽입되기 이전의 순수한 데이터 사본이 필요하지 않으며, 오직 워터마크가 삽입된 현재의 데이터베이스와 사전에 공유된 키 혹은 워터마크 패턴 정보만으로도 정확한 복원 및 검증이 가능하도록 설계되었습니다. 또한, 알고리즘은 삽입된 워터마크가 데이터베이스에 대한 일반적인 공격, 예를 들어 레코드 삭제, 속성 값 수정, 데이터베이스 스키마 변경, 혹은 데이터베이스 복제 및 압축과 같은 다양한 변형 작업에 의해 손상되지 않도록 높은 강인성을 보장합니다.

실험 단계에서는 공개된 표준 데이터베이스 벤치마크와 실제 기업에서 운영 중인 관계형 데이터베이스를 대상으로, 워터마크 삽입 전후의 데이터 무결성, 검색 성능, 저장 용량 증가율 등을 정량적으로 평가하였으며, 워터마크 검출 성공률이 99.8 %에 달함을 확인했습니다. 특히, 의도적인 워터마크 제거 시도나 무작위 노이즈 삽입, 대규모 레코드 재정렬 등의 공격 시나리오에서도 워터마크가 거의 완전하게 유지되는 것을 실험을 통해 입증했습니다.

결론적으로, 본 연구에서 제안한 비숫자 다중 단어 속성에 이진 이미지 워터마크를 삽입하는 데이터베이스 워터마킹 알고리즘은 블라인드 특성과 높은 강인성을 동시에 만족시키며, 실제 운영 환경에서도 실용적인 성능을 보여줍니다. 이러한 결과는 데이터베이스 저작권 보호를 위한 효과적인 기술적 수단으로서의 가능성을 시사하며, 향후 보다 복잡한 데이터베이스 구조나 클라우드 기반 분산 데이터베이스 환경에서도 적용 가능한 확장성을 갖춘 워터마킹 기법 개발에 대한 연구 방향을 제시합니다.