[論文レビュー] Characterization of Secrecy Capacity for General MSR Codes under Passive Eavesdropping Model.

Kun Huang, Udaya Parampalli+1 more|arXiv (Cornell University)|May 8, 2015

Advanced Data Storage Technologies参考文献 29被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、敵対者がl1個のストレージノードとl2個の追加ノードの修復トラフィックを傍受する受動的{l1, l2}-サイドカー攻撃モデル下での一般MSRコードの機密容量を特徴づけている。ノード内容と修復トラフィックの情報理論的性質を分析することで、l1とl2に加え、修復時のヘルパー・ノードからのダウンロード量?に依存する、新たな機密容量の上界が導出された。これは、先行研究がl2 ≤ 2または線形符号化の仮定に限定していたのを拡張したものである。

ABSTRACT

In this paper, we revisit the problem of characterizing the secrecy capacity of MSR codes under the passive {l1, l2}-eavesdropper model, where the eavesdropper has access to data stored on l1 nodes as well as the repair traffic for an additional l2 nodes. We analyze the secrecy capacity of MSR codes from an information theory perspective. Specifically, we investigate the basic reconstruction and regeneration properties of MSR codes and find some information theoretic features on the contents of storage nodes as well as repair traffic. Leveraging these properties with a definition of the secrecy capacity, we derive new upper bounds on the secrecy capacity for MSR codes. These explicit upper bounds on the secrecy capacity bring out an interesting fact that the secrecy capacity of MSR codes is not only related to {l1, l2}, but also closely depends on ?, the amount of data downloaded from each helper node during the repair process. Similar bounds on the secrecy capacity in the literature are either restricted to the situation that l2\leq2, or based on the assumption of linear coding. To the best of our knowledge, this is a novel characterization of the secrecy capacity of general MSR codes without the above constraints.

研究の動機と目的

• 一般MSRコードの受動的{l1, l2}-サイドカー攻撃モデル下での機密容量を特徴づけること。
• l2 ≤ 2に制限されるか、線形符号化を仮定するという先行研究の制限を克服すること。
• MSRコードにおけるストレージノード内容と修復トラフィックの情報理論的制約を特定すること。
• l1, l2, およびヘルパー・ノードからのダウンロード量?に依存する、明示的な機密容量の上界を導出すること。

提案手法

• MSRコードの基本的再構成および再生成特性を分析し、ノード間および修復トラフィックにおける情報の分布を理解すること。
• ストレージノードの内容とノード修復中の修復パケットに関する情報理論的制約を導出すること。
• 敵対者がl1個のノードとl2個の修復プロセスを観測する{ l1, l2 }-サイドカー攻撃モデルの文脈で機密容量を定義すること。
• 敵対者の観測と機密データの間の相互情報量を制限するために情報理論的不等式を適用すること。
• 各ヘルパー・ノードからのダウンロード量?を機密容量分析に統合し、そのセキュリティに与える影響を捉えること。
• 線形符号化を仮定せず、l2 ≤ 2に制限しない一般の上界を確立すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MSRコードの機密容量は、損傷したストレージノード数l1と修復トラフィックのノード数l2にどのように依存するか？
• RQ2 修復中にヘルパー・ノードからのダウンロード量?が機密容量を決定する上で果たす役割は何か？
• RQ3 線形符号化を仮定せず、l2 ≤ 2に制限しない一般MSRコードについて、機密容量の上界を導出できるか？
• RQ4 ノード内容と修復トラフィックの情報理論的性質は、最大達成可能な機密容量をどのように制約するか？
• RQ5 MSRコードの構造的性質は、受動的サイドカー攻撃者への情報漏洩にどのように影響するか？

主な発見

• MSRコードの機密容量は、l1とl2に加え、修復中に各ヘルパー・ノードからのダウンロード量?に強く依存する。
• 導出された機密容量の上界は、先行研究よりも包括的であり、l2 ≤ 2に制限されず、線形符号化を仮定しない。
• 分析により、修復トラフィックとノード内容の情報理論的構造が、機密容量に根本的な制限をもたらすことが明らかになった。
• 敵対者の情報漏洩に与える?の影響を組み込んだ、明示的な上界が導出された。
• これらの上界は、一般MSRコードの機密容量を包括的に特徴づけるものであり、文献における空白を埋めた。
• 結果から、受動的盗聴であっても、修復プロセスが?に依存するセキュリティ上の脆弱性を引き起こすことが示された。