[논문 리뷰] Characterization of Secrecy Capacity for General MSR Codes under Passive Eavesdropping Model.

Kun Huang, Udaya Parampalli외 1명|arXiv (Cornell University)|2015. 05. 08.

Advanced Data Storage Technologies참고 문헌 29인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 수동 {l1, l2}-해도르퍼 모델 하에서 일반적인 최소 저장 재생(MSR) 코드의 기밀성 용량을 특성화한다. 여기서 악성 당사자는 l1개의 저장 노드와 l2개의 추가 노드에 대한 복구 트래픽을 관찰한다. 노드 내용과 복구 트래픽의 정보이론적 성질을 분석함으로써, 이전 연구가 l2 ≤ 2 또는 선형 코딩 가정에 국한되었던 바, l1과 l2뿐 아니라 복구 중 도우미 노드로부터의 다운로드량 ?에 의존하는 새로운 상한선을 도출한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 일반적인 MSR 코드의 수동 {l1, l2}-해도르퍼 모델 하에서의 기밀성 용량을 특성화하는 것.
• 이전 연구에서 l2 ≤ 2에 국한되거나 선형 코딩을 가정한 분석의 한계를 극복하는 것.
• MSR 코드에서 저장 노드 내용과 복구 트래픽에 대한 정보이론적 제약 조건을 규명하는 것.
• l1, l2 및 도우미 노드로부터의 다운로드량 ?에 따라 달라지는 기밀성 용량의 명시적 상한선을 도출하는 것.

제안 방법

• MSR 코드의 기본 재구성 및 재생 성질을 분석하여 노드 간의 정보 분포와 복구 트래픽을 이해하는 것.
• 노드 복구 중 저장 노드 내용과 복구 패킷에 대한 정보이론적 제약 조건을 도출하는 것.
• {l1, l2}-해도르퍼 모델의 맥락에서 기밀성 용량을 정의하는 것. 여기서 악성 당사자는 l1개의 노드와 l2개의 복구 프로세스를 관찰한다.
• 해도르퍼 관측과 기밀 데이터 간의 상호정보량을 제한하기 위해 정보이론적 부등식을 적용하는 것.
• 도우미 노드로부터의 다운로드량 ?를 기밀성 용량 분석에 통합하여 그 영향을 반영하는 것.
• 선형 코딩을 가정하거나 l2 ≤ 2로 제한하지 않는 한에서 일반적인 상한선을 수립하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 MSR 코드의 기밀성 용량은 손상된 저장 노드 수 l1과 복구 트래픽 노드 수 l2에 어떻게 의존하는가?
• RQ2 복구 중 도우미 노드로부터의 다운로드량 ?는 기밀성 용량을 결정하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 선형 코딩을 가정하거나 l2 ≤ 2로 제한하지 않고 일반적인 MSR 코드에 대해 기밀성 용량의 상한선을 도출할 수 있는가?
• RQ4 노드 내용과 복구 트래픽의 정보이론적 성질은 최대 달성 가능한 기밀성 용량을 어떻게 제약하는가?
• RQ5 MSR 코드의 구조적 성질은 수동 해도르퍼에게 정보 泄露에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• MSR 코드의 기밀성 용량은 l1과 l2 뿐 아니라, 복구 중 각 도우미 노드로부터의 다운로드량 ?에 의해도 결정되며, 이는 매우 중요하다.
• 이전 연구보다 더 일반적인 상한선을 도출하였으며, l2 ≤ 2로 제한하거나 선형 코딩을 가정하지 않는다.
• 분석 결과, 복구 트래픽과 노드 내용의 정보이론적 구조가 기밀성 용량에 기본적인 제약을 가짐을 밝혀냈다.
• 해도르퍼의 정보 泄露에 영향을 미치는 ?의 영향을 통합한 명시적 상한선이 도출되었다.
• 이 상한선들은 일반적인 MSR 코드에 대한 기밀성 용량의 새로운 특성화를 제공하며, 문헌의 빈도를 메운다.
• 결과는 수동 해도르퍼 조건 하에서도 복구 프로세스가 ?에 따라 달라지는 보안 취약성을 유발함을 보여준다.