可靠隐私信息检索

论文总字数：41452字

摘 要

隐私信息检索（Private Information Retrieval）旨在保护用户的隐私免受数据提供者侵害。用户向M个数据库发送查询，查询K个消息中的一个（每个数据库都包含K个消息）。数据库在接收到查询之后向用户返回应答串，应答串是查询的确定性函数，用户可以从所有返回的应答串中解码出所需的消息，而数据库仅根据获得的查询信息，并不能知道用户的隐私。

自1995年Chor、Goldreich、Kushilevitz和Sudan引入隐私信息检索主题以来，我们对隐私信息检索协议的标准存在一个疑惑——如果在检索期间一些数据库崩溃会怎么办？可靠隐私信息检索解决了这样一个问题，即使在检索期间，一些数据库由于崩溃或者损坏而无法向用户返回应答串，用户依然可以正确完成查询。

利用Matlab对现有的隐私信息检索方案进行仿真，给理论研究实现编码复现，更直观地展现了用户检索信息的过程，对检索的正确性和隐私性进行分析，并对不同方案的隐私信息检索容量进行分析比较，在未来的工作中，要将提高隐私信息检索容量当成重中之重。

关键词：隐私信息检索 隐私保护 Matlab仿真 无响应数据库

Abstract

Privacy Information Retrieval（PIR） is designed to protect the privacy of users from being invaded by data providers. The user sends queries to the M databases for one of the K messages (each database contains K messages). After receiving the queries, the database returns response strings to the user. The response strings are deterministic functions of the queries. The user can decode the desired messages from all the returned response strings. Howerver,the database can’t know the user’s privacy based only on the obtained queries’ information.

Since the introduction of privacy information retrieval topics by Chor,Goldreich, Kushilevitz,and Sudan in 1995,a simple question has been raised about the standard definition of private information retrieval protocols—what would happen if some databases crash during the operation? Robust private information retrieval solves the problem that even if some databases fail to return response strings to the user because of crashing during the operation, the user can still decode the disired messages correctly.

The existing privacy information retrieval schemes are simulated by Matlab,and the theoretical research is realized by coding. The process of privacy information retrieval is more intuitively displayed, and the correctness and privacy of the retrieval are analyzed. The analysis and comparison of the capacity of private information retrieval is shown. In the future work, improving the capacity of private information retrieval is still the primary task.

KEY WORDS：Privacy information retrieval（PIR）,privacy protection,matlab simulation,unresponsive databases.

目 录

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 隐私信息检索研究历史和现状 2

1.3 隐私信息检索问题描述 4

1.4 论文结构 5

第二章 单比特隐私信息检索方案 7

2.1 2-服务器方案 7

2.1.1 方案描述 7

2.1.2 正确性和隐私性分析 7

2.1.3 实验过程 8

2.2 多服务器方案 10

2.2.1 方案描述 10

2.2.2 正确性和隐私性分析 10

2.2.3 实验过程 11

第三章 具有T个串通数据库的隐私信息检索方案 14

3.1消息数K=2,数据库M=3,响应数据库N=3,串通数据库T=2 15

3.1.1 方案描述 15

3.1.2 正确性和隐私性分析 17

3.1.3 实验过程 17

3.2 消息数K=3,数据库M=3,响应数据库N=3,串通数据库T=2 18

3.2.1 方案描述 18

3.2.2 正确性和隐私性分析 22

3.2.3 实验过程 22

第四章 部分数据库无响应的可靠隐私信息检索方案 26

4.1 方案描述 26

4.2 正确性和隐私性分析 27

4.3 实验过程 28

第五章 结论 30

参考文献 34

附录1：2-服务器方案仿真 37

附录2：多服务器方案仿真 41

附录3：具有T个串通数据库的方案一仿真 46

附录4：具有T个串通数据库的方案二仿真 50

附录5：具有无响应数据库的方案仿真 58

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