随着大数据与云计算技术的快速发展,越来越多的企业和个人将数据外包到云服务器上的数据库进行管理。云数据库,作为云存储的一种应用,继承了云存储的众多优点。然而,云服务器脱离用户的掌控,明文数据的外包存在安全威胁。因此,数据通常在外包前进行加密处理,加密虽然保证了数据的机密性,但攻击者仍可以观察到用户对数据的访问模式,并结合先验知识推测隐私信息。不经意随机访问机(Oblivious RAM,ORAM)通过混淆用户的访问过程,实现对用户真实访问的隐藏,已成为了一种重要的访问模式保护手段。由于存储器接口的相似性,ORAM也适用于依赖内存、磁盘的云数据库系统。目前,在ORAM与数据库整合过程中,典型做法是直接将ORAM应用到加密的数据库中,但在执行SQL语句时会带来了很大的开销,也限制了原有数据库的一些功能。另外,随着NoSQL型数据库的快速应用和普及,键值型数据库以其高并发、高可靠、易扩展等性质,在云存储中广泛应用。但是现有方案主要是针对传统的关系型数据库,还未有针对键值型数据库的访问模式保护方案,由于两者数据结构和数据模型的不同,传统访问模式保护方案并不能应用到键值型数据库中。针对上述问题,本论文主要对云存储下访问模式保护的键值型数据库方案的构造进行了研究,具体研究内容如下:1、基于ORAM技术,并结合双向链表和字典数据结构本身的特性,本文提出了用于键值型数据库底层构建的两种不经意间数据结构:不经意间双向链表和不经意间字典。在此基础上设计的键值型数据库可以保证访问模式不被泄露。此外,利用消息验证码(Message Authentication Code,MAC)技术,保证数据不被攻击者篡改。通过与直接应用ORAM的数据结构对比,本文设计的不经意间数据结构在带宽比和客户端存储上都有较大的优势。同时基于低耦合、高内聚的软件设计思想,本文在所提不经意数据结构的基础上,逐层完成了键值型数据库管理系统的设计。2、根据本论文提出的支持访问模式保护的键值型数据库方案,详细设计并实现了对应的数据库系统。其主要功能包括:首先,该数据库系统支持四种数据类型的读取与写入:键值对、列表、哈希以及集合;其次,针对意外情况数据库宕机导致数据丢失的情况,实现了对数据的持久化功能;最后,为了记录系统运行的状态和错误信息,实现了不同级别的日志功能。本文实现的键值型数据库系统与现有主流的键值型数据库Redis对比,在保证可用性和实用性的前提下,有效保护了用户的访问模式,提高了系统的安全和隐私保护水平。