Efficient and Confidential Query Services in the Cloud

1. 主要解决的问题

该文章提出了一个RAndom Space Perturbation(RASP)的方法,来解决Cloud中数据库的安全搜索问题。
RASP方法主要就是对数据库数据进行保护,该方法其实是Order Preserving Encryption(OPE),维度扩展,噪声注入,随机防护等方法的结合。他的前提是攻击者只知道perturb data以及data distribution。

2. 背景分析

数据在云端进行存储、查找和计算非常方便,但是将数据移动到云端就涉及到了数据隐私的问题。一个直接的解决方法是在数据上传到云端之前将其加密,然而现有的基于密文的加密方法都有局限性,比如无法对文件进行搜索[1]。另外还有通过公钥密码系统来解决数据库的安全搜索问题,但需要的存储和计算量都比较大。
对数据库的查询,例如range queries和KNN queries如果有一个高效的索引结构的话,可以达到很短的处理时间。然而,目前还没有足够高效的索引结构来支持加密数据的搜索(感觉王聪老师的提出的索引结构可以达到这个要求)。

3. 论文主要思想

它的主要流程如下图所示,首先,它将数据从original space的enclosed range映射到perturb space的irregular shaped space(升维)当中,变换后的数据通过R-Tree结构完成多维高效索引。用户发起查询请求后,先根据R-Tree的索引找到大致位置,然后再根据具体的查询条件进行定位。


4. 优缺点分析

该论文主要针对数据库等列表数据的安全搜索,并且主要保障range query和KNN query两种类型的请求服务的安全。它可以保护search pattern,抵抗分布式攻击,可以保存range query的拓扑。

5. 参考文献

[1]. Curtmola, R., Garay, J., Kamara, S., and Ostrovsky, R. Searchable symmetric encryption:improved definitions and efficient constructions. In ACM CCS (2006), pp. 79–88.

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