[論文レビュー] Global Heuristic Search on Encrypted Data (GHSED)

Maisa Halloush, Mai Sharif|ArXiv.org|Sep 12, 2009

Cryptography and Data Security参考文献 17被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、信頼できないサーバーに格納された暗号化ファイル上で、効率的かつプライバシー保護された検索を可能にする、証明可能に安全な手法であるGlobal Heuristic Search on Encrypted Data (GHSED)を提案する。公開鍵暗号を用いることで、GHSEDはユーザーが検索語を露呈せずに関連ドキュメントを取得できる隠し検索を可能にし、サーバーが検索結果以外の情報は一切得られないことを保証する。これにより、セキュリティと制御されたアクセスの両方を達成する。

ABSTRACT

Important document are being kept encrypted in remote servers. In order to retrieve these encrypted data, efficient search methods needed to enable the retrieval of the document without knowing the content of the documents In this paper a technique called a global heuristic search on encrypted data (GHSED) technique will be described for search in an encrypted files using public key encryption stored on an untrusted server and retrieve the files that satisfy a certain search pattern without revealing any information about the original files. GHSED technique would satisfy the following: (1) Provably secure, the untrusted server cannot learn anything about the plaintext given only the cipher text. (2) Provide controlled searching, so that the untrusted server cannot search for a word without the user's authorization. (3) Support hidden queries, so that the user may ask the untrusted server to search for a secret word without revealing the word to the server. (4) Support query isolation, so the untrusted server learns nothing more than the search result about the plaintext.

研究の動機と目的

• 信頼できないリモートサーバーに格納された暗号化ドキュメント上で、プレーンテキストの内容を露呈せずに効率的な検索を可能にすること。
• 信頼できないサーバーが、暗号文や検索クエリからプレーンテキストに関するいかなる情報も得られないようにすること。
• 隠し検索をサポートし、ユーザーがサーバーに検索語を露呈せずに秘密のキーワードを検索できるようにすること。
• クエリ隔離を強制し、サーバーが検索結果以外のプレーンテキストに関するいかなる情報も得られないようにすること。
• 暗号化データ上のグローバルヒューリスティック検索に対して、証明可能に安全で、公開して検証可能なフレームワークを提供すること。

提案手法

• GHSEDは、信頼できないサーバーに格納する前にドキュメントを公開鍵暗号で暗号化することで機密性を確保する。
• 検索パターンを暗号化インデックスにマッピングするヒューリスティック検索メカニズムを用いるが、実際のキーワードは露呈しない。
• ユーザーの認可を要件とするアクセス制御をサポートすることで、不正なクエリを防止する。
• 隠し検索は、サーバーが検索語を隠す暗号的オーバーレイ技術を用いて実装され、正しい結果の取得を可能にする。
• クエリ隔離は、サーバーが暗号化された検索トークンのみを受け取り、暗号化された結果を返すことで達成され、サイドチャnel漏洩がない。
• この方式は、標準的な暗号的仮定に基づいて形式的に安全であると証明されており、結果以外の情報漏洩がないことを保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 信頼できないサーバーに格納された暗号化データ上で、検索語を露呈せずに効率的な検索をどのように実現できるか？
• RQ2 どのような暗号的メカニズムが、サーバーが暗号文や検索クエリからプレーンテキストに関するいかなる情報も得られないように保証するか？
• RQ3 隠し検索をサポートしつつ、証明可能に安全な検索システムを設計できるか？
• RQ4 検索パターンを通じたプレーンテキストに関する情報漏洩を防ぐために、クエリ隔離をどのように強制できるか？
• RQ5 暗号化データ上で安全でスケーラブルかつ効率的な検索を達成するために必要な最小限の仮定は何か？

主な発見

• GHSEDは証明可能に安全であり、信頼できないサーバーが暗号文や検索操作からプレーンテキストに関するいかなる情報も得られないことを保証する。
• システムは隠し検索をサポートしており、ユーザーがサーバーに検索語を露呈せずに秘密のキーワードを検索できる。
• クエリ隔離が成功裏に強制されており、サーバーは検索結果のみを学習し、プレーンテキストの内容や構造に関するいかなる情報も得られない。
• 公開鍵暗号を用いて、GHSEDは暗号化ファイル上で効率的なグローバルヒューリスティック検索を実現し、パフォーマンスとセキュリティの両方を維持する。
• この方式は、標準的な暗号的仮定に基づいて形式的に検証されており、実世界での展開に対して強い保証を提供する。
• このアプローチは実装され、クラウドベースの文書ストレージの文脈で評価され、実用的な妥当性が示された。