<p>在互聯(lián)網(wǎng)上搜索可以發(fā)現(xiàn)用戶寧愿保密的信息。例如，當有人在網(wǎng)上查詢醫(yī)療癥狀時，他們可以將自己的健康狀況透露給谷歌，一個像WebMD這樣的在線醫(yī)療數(shù)據(jù)庫，以及這些公司的數(shù)百個廣告商和商業(yè)合作伙伴。</p> <p>&nbsp;</p> <p>幾十年來，研究人員一直在開發(fā)使用戶能夠私下從數(shù)據(jù)庫中搜索和檢索信息的技術(shù)，但這些方法仍然太慢，無法在實踐中有效使用。</p> <p>&nbsp;</p> <p>麻省理工學院的研究人員現(xiàn)在開發(fā)了一種私人信息檢索方案，比其他可比方法快30倍左右。他們的技術(shù)使用戶可以在不向服務器透露查詢的情況下搜索在線數(shù)據(jù)庫。此外，它是由一個簡單的算法驅(qū)動的，比以前工作中更復雜的方法更容易實現(xiàn)。</p> <p>他們的技術(shù)可以通過防止消息應用程序知道用戶在說什么或他們在和誰說話來實現(xiàn)私人通信。它還可以用來獲取相關的在線廣告，而無需廣告服務器了解用戶的興趣。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;這項工作實際上是為了讓用戶對自己的數(shù)據(jù)有一些控制權(quán)。從長遠來看，我們希望瀏覽網(wǎng)頁能像瀏覽圖書館一樣私密。這項工作還沒有實現(xiàn)這一點，但它開始構(gòu)建工具，讓我們在實踐中快速有效地完成這類事情，&rdquo;計算機科學研究生亞歷山德拉&middot;亨辛格(Alexandra Henzinger)說，她是一篇介紹這項技術(shù)的論文的主要作者。</p> <p>&nbsp;</p> <p>合著者包括麻省理工學院計算機科學研究生Matthew Hong;麻省理工學院電氣工程與計算機科學系(EECS)道格拉斯&middot;羅斯軟件技術(shù)職業(yè)發(fā)展教授、計算機科學與人工智能實驗室(CSAIL)成員Henry Corrigan-Gibbs;Sarah Meiklejohn，倫敦大學學院密碼學和安全教授，谷歌的研究人員;資深作者、EECS教授、CSAIL首席研究員Vinod Vaikuntanathan。這項研究將在2023年USENIX安全研討會上發(fā)表。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong>保護隱私</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>第一個私人信息檢索方案是在20世紀90年代開發(fā)的，部分是由麻省理工學院的研究人員開發(fā)的。這些技術(shù)使用戶能夠與擁有數(shù)據(jù)庫的遠程服務器通信，并從該數(shù)據(jù)庫讀取記錄，而服務器不知道用戶正在讀取什么。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了保護隱私，這些技術(shù)迫使服務器接觸數(shù)據(jù)庫中的每一個條目，因此它無法知道用戶正在搜索哪個條目。如果有一個區(qū)域沒有動，服務器就會知道客戶端對這個項目不感興趣。但是，當可能有數(shù)百萬個數(shù)據(jù)庫條目時，訪問每個條目會減慢查詢過程。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了加快速度，麻省理工學院的研究人員開發(fā)了一種名為Simple PIR的協(xié)議，在該協(xié)議中，服務器在客戶端發(fā)送查詢之前，就提前執(zhí)行了大部分底層加密工作。此預處理步驟生成一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包含關于數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的壓縮信息，客戶機在發(fā)送查詢之前下載該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在某種意義上，這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就像一個提示，提示客戶數(shù)據(jù)庫中有什么。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;一旦客戶端得到這個提示，它可以進行無限數(shù)量的查詢，這些查詢在您發(fā)送的消息的大小和您需要服務器做的工作方面都要小得多。這就是簡單PIR速度如此之快的原因，&rdquo;亨辛格解釋道。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但提示可以相對較大。例如，要查詢1gb的數(shù)據(jù)庫，客戶機需要下載124m的提示。這增加了通信成本，這可能會使該技術(shù)難以在現(xiàn)實設備上實現(xiàn)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了減少提示的大小，研究人員開發(fā)了第二種技術(shù)，稱為雙PIR，基本上包括運行簡單PIR方案兩次。這將產(chǎn)生一個更緊湊的提示，對于任何數(shù)據(jù)庫都是固定大小的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>使用Double PIR, 1gb數(shù)據(jù)庫的提示將只有16mb。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們的雙PIR方案運行速度稍慢，但通信成本會低得多。對于某些應用來說，這將是一個理想的權(quán)衡。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong>超速行駛</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>他們測試了簡單PIR和雙PIR方案，將它們應用到一個任務中，在這個任務中，客戶試圖審計一個網(wǎng)站的特定信息，以確保該網(wǎng)站是安全的訪問。為了保護隱私，客戶端不能透露它正在審核的網(wǎng)站。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員最快的技術(shù)能夠在大約每秒10gb的速度運行時成功保護隱私。以前的方案只能實現(xiàn)大約每秒300兆字節(jié)的吞吐量。</p> <p>Corrigan-Gibbs補充說，他們表明他們的方法接近私人信息檢索的理論速度極限&mdash;&mdash;這幾乎是一個人可以建立的最快的方案，其中服務器接觸數(shù)據(jù)庫中的每一條記錄。</p> <p>&nbsp;</p> <p>此外，他們的方法只需要一臺服務器，這使得它比許多頂級技術(shù)要簡單得多，這些技術(shù)需要兩臺具有相同數(shù)據(jù)庫的獨立服務器。他們的方法優(yōu)于這些更復雜的協(xié)議。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我考慮這些計劃已經(jīng)有一段時間了，我從來沒有想過以這樣的速度可以實現(xiàn)。人們普遍認為任何單服務器方案都會非常慢。這項工作顛覆了整個觀念，&rdquo;科里根-吉布斯說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Henzinger說，雖然研究人員已經(jīng)證明他們可以使PIR方案更快，但在他們能夠在現(xiàn)實場景中部署他們的技術(shù)之前，還有很多工作要做。他們希望在降低通信成本的同時，仍能實現(xiàn)高速。此外，他們還希望調(diào)整自己的技術(shù)來處理更復雜的查詢，比如一般的SQL查詢，以及要求更高的應用程序，比如一般的Wikipedia搜索。從長遠來看，他們希望開發(fā)出更好的技術(shù)來保護隱私，而不需要服務器接觸每個數(shù)據(jù)庫項。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我聽到有人強調(diào)PIR永遠不現(xiàn)實。但我絕不會押注于科技。這是我們從這項工作中學到的一個樂觀的教訓。創(chuàng)新總有辦法。&rdquo;Vaikuntanathan說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;這項工作對私人信息檢索的實際成本做出了重大改進。雖然眾所周知，低帶寬PIR方案意味著公鑰加密，這通常比私鑰加密慢幾個數(shù)量級，但這項工作開發(fā)了一種巧妙的方法來彌補差距。這是通過巧妙地利用Regev公鑰加密方案的特殊屬性來實現(xiàn)的，將絕大多數(shù)計算工作推到預計算步驟，在這個步驟中，服務器計算出關于數(shù)據(jù)庫的一個簡短的&lsquo;提示&rsquo;，&rdquo;以色列理工學院(以色列理工學院)的計算機科學教授Yuval Ishai說，他沒有參與這項研究。他們的方法特別吸引人的地方在于，相同的提示可以被任意數(shù)量的客戶無限次地使用。這使得計算提示的(中等)成本在同一個數(shù)據(jù)庫被多次訪問的典型場景中顯得微不足道。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項工作部分由美國國家科學基金會、谷歌、Facebook、麻省理工學院Fintech@CSAIL倡議、美國國家科學基金會研究生研究獎學金、EECS偉大教育家獎學金、美國國立衛(wèi)生研究院、國防高級研究計劃局、麻省理工學院- ibm沃森人工智能實驗室、模擬設備、微軟和桑頓家族教師研究創(chuàng)新獎學金資助。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>