【课堂笔记】隐私计算实训营第四期：匿踪查询PIR

匿踪查询（PIR）定义

• Private Information Retrieval（PIR）
• 基本框架如图：
  

服务器拥有数据集，客户端发送查询请求。经过PIR的计算，客户端得到了查询结果。
服务器并不知道客户端获得的内容。

• 进阶框架如下：
  

客户端不知道服务器中查询结果之外的元素。（增加了对服务器的数据保护）

PIR分类

根据服务器的数量

1. Single-server PIR
   • 现实场景中应用广泛。
   • 需要大量的密码学保护技术。
2. Two-server PIR
   • 现实场景中很难应用。
   • 效率高。

How to retrieve information？

• 图1框架
  • 客户端知道数据的位置。
• Keyword PIR
  • 客户端不知道数据位置，通过关键词查询数据。

PIR技术简介

A Trivial Solution

• 方法如图所示：
  
• 使用同态技术。
• 实现简单。
• 通信开销大。

HE-based PIR

• 同态加密（Homomorphic Encryption，HE）

  • Fan-Vercauteren（FV）
  • 支持加、明文乘

• 基于同态的PIR

  • 服务器将数据库里的数据转换成HE的明文；

  • 客户端基于索引创建加密查询向量；

  • 服务器计算查询向量和HE明文的内积，然后发送回客户端；

  • 客户端解密加密查询结果后得到查询结果。

  • 计算开销和通信开销巨大。

• SealPIR

  • 将多个数据打包到一个HE明文中；
  • 客户端将查询向量压缩为一个单一密文，在服务器段再展开；
  • 支持多维查询；
  • 服务器段支持 cuckoo hash ，可以将多查询一次完成；
  • 可以将百万级别的数据库查询在秒级完成。

DPF-based PIR

• 分布式点函数（Distributed point function）
  • 示例图如下：
    
  • 只有一个点返回结果，其他点不返回。
  • 很简单很自然的想法。
• 基于分布式点函数的PIR
  • 框架如下图：
    
  • 是一个双服务器架构。
  • 两个服务器有相同的数据库并且不能共谋。
  • 很难实现。

原文地址：https://blog.csdn.net/wzx_442011334/article/details/143915601

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