Организация безопасного запроса к базе данных на облаке
https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2022-34(3)-12
Аннотация
Развитие облачных вычислений, включающее хранение и обработку конфиденциальных данных пользователей на серверах, которые могут быть атакованы, выдвигает новые требования к защите информации. В статье исследуется задача получения клиентом информации из базы данных таким образом, чтобы никто, кроме самого клиента не обладал сведениями о том, какую именно информацию он запросил (задача PIR – Private Information Retrieval). Эта задача в информационно-теоретической постановке была сформулирована в 1995 году Шором, Голдрайхом, Кушелевицем и Суданом. Предложена модель облачных вычислений, включающая облако, пользователя, клиентов, доверенное лицо (дилера), пассивного противника на облаке. Также предполагается, что у атакующей стороны имеется возможность создания фальшивых клиентов для формирования неограниченного числа запросов. Предложен алгоритм формирования и размещения базы данных на облаке и алгоритм запроса требуемого бита. Приведены оценки коммуникационной сложности и вероятности угадывания номера бита при совершении любого количества запросов клиентами, созданными для организации атаки.
При поддержке: Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (грант 075-15-2020) и ИСП РАН. Авторы выражают особую благодарность Лазареву Д.О. за ценные замечания в процессе работы над статьей
Об авторах
Сергей Анатольевич МАРТИШИН
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН
Россия
Россия
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник отдела теоретической информатики
Марина Валерьевна ХРАПЧЕНКО
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН
Россия
Россия
Научный сотрудник отдела теоретической информатики
Александр Владимирович ШОКУРОВ
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН,
Московский физико-технический институт
Россия
Россия
Кандидат физико-математических наук, доцент, заведующий отделом прикладной математики и информатики ИСП РАН, доцент кафедры системного программирования МФТИ
Список литературы
1. Chor B., Goldreich O. et al. Private Information Retrieval. In Proc. of the IEEE Annual Symposium on Foundations of Computer Science, 1995, pp. 41-50.
2. Chor B., Goldreich O. et al. Private Information Retrieval. Journal of the ACM, vol. 45, no. 6, 1998, pp. 965-982.
3. Gasarch W. A survey on private information retrieval. Bulletin of the EATCS, 2004, pp. 72-107
4. Yekhanin S. Locally Decodable Codes and Private Information Retrieval Schemes. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010, 82 p.
5. Kushilevitz E., Ostrovsky R. Replication is not needed: Single database, computationally-private information retrieval (extended abstract). In Proc. of the 38th Annual Symposium on Foundations of Computer Science, 1997, pp. 364-373.
6. Kushilevitz E., Ostrovsky R. One-way trapdoor permutations are sufficient for non-trivial single-server private information retrieval. Lecture Notes in Computer Science, vol. 1807, 2000, pp. 104-121.
7. Ostrovsky R., Skeith III W. E. A Survey of Single-Database Private Information Retrieval: Techniques and Applications. Lecture Notes in Computer Science, vol. 4450, 2007, pp. 393-411.
8. Aguilar-Melchor C., Barrier J., Fousse L. XPIR: Private Information Retrieval for Everyone, Proceedings on Privacy Enhancing Technologies Symposium, 2016, issue 2, pp. 155-174.
9. Варновский Н.П., Нестеренко Ю.В., Ященко В.В. Введение в криптографию. Из-во МЦНМО, 2012, 348 стр. / Varnovsky N.P., Nesterenko Yu.V., Yashchenko V.V. Introduction to cryptography. MCCME, 2012, 348 p. (in Russian).
10. Demmler D., Herzberg A., Schneider T. RAID-PIR: Practical multi-server PIR. In Proc. of the 6th edition of the ACM Workshop on Cloud Computing Security, 2014, pp. 45-56.
11. Angel S., Chen H. et al. PIR with compressed queries and amortized computation. In Proc. of the IEEE Symposium on Security and Privacy, 2018, pp. 1-18.
12. "MuchPIR Demo". URL: https://github.com/ReverseControl/MuchPIR, accessed 22.08.2022.
13. Wahid M.N.A., Ali A. et al. A Comparison of Cryptographic Algorithms: DES, 3DES, AES, RSA and Blowfish for Guessing Attacks Prevention. Journal of Computer Science Applications and Information Technology, vol. 3, no. 2, 2018, pp. 1-7.
Рецензия
Для цитирования:
МАРТИШИН С.А., ХРАПЧЕНКО М.В., ШОКУРОВ А.В. Организация безопасного запроса к базе данных на облаке. Труды Института системного программирования РАН. 2022;34(3):173-188. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2022-34(3)-12
For citation:
MARTISHIN S.A., KHRAPCHENKO M.V., SHOKUROV A.V. Organization of a secure query to a database in the cloud. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2022;34(3):173-188. (In Russ.) https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2022-34(3)-12
Послать статью по эл. почте 