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对加密数据安全超范围查询(CS DB)

空间查询(如范围查询、最近邻查询、循环范围查询等)是在基于位置的应用程序中使用最广泛的查询。在云计算框架中为这些查询构建安全高效的解决方案是至关重要的,也是一个积极研究的领域。本文重点研究了安全循环范围查询(SCRQ)问题,其中客户端提交一个加密查询(由圆周的中心点和圆周半径组成),云(存储加密数据点)必须返回位于圆圈内的点。针对这一问题,现有的解决方案存在着处理时间与查询半径平方成正比的问题,查询生成阶段与查询所覆盖的点数成正比等缺点,本文针对上述问题提出了比现有解决方案更有效的解决方案。提出了三种具有不同特性的协议。结果表明,这三种协议都是安全的。所提出的协议可以扩展到多个维度,从而能够处理安全的超球面范围查询(SHRQ)。在内部,所提出的协议使用基于配对的密码学和查找表的概念。为了有效地利用有限大小的查找表,提出了一种新的存储方案。该存储方案使协议能够处理半径更大的查询。利用SHRQ协议,我们还提出了一种响应安全范围查询的机制,已经进行了广泛的性能评估,以评估拟议协议的效率。

原文题目:Secure Hypersphere Range Query on Encrypted Data

原文:Spatial queries like range queries, nearest neighbor, circular range queries etc. are the most widely used queries in the location-based applications. Building secure and efficient solutions for these queries in the cloud computing framework is critical and has been an area of active research. This paper focuses on the problem of Secure Circular Range Queries (SCRQ), where client submits an encrypted query (consisting of a center point and radius of the circle) and the cloud (storing encrypted data points) has to return the points lying inside the circle. The existing solutions for this problem suffer from various disadvantages such as high processing time which is proportional to square of the query radius, query generation phase which is directly proportional to the number of points covered by the query etc. This paper presents solution for the above problem which is much more efficient than the existing solutions. Three protocols are proposed with varying characteristics. It is shown that all the three protocols are secure. The proposed protocols can be extended to multiple dimensions and thus are able to handle Secure Hypersphere Range Queries (SHRQ) as well. Internally the proposed protocols use pairing-based cryptography and a concept of lookup table. To enable the efficient use of limited size lookup table, a new storage scheme is presented. The proposed storage scheme enables the protocols to handle query with much larger radius values. Using the SHRQ protocols, we also propose a mechanism to answer the Secure range Queries. Extensive performance evaluation has been done to evaluate the efficiency of the proposed protocols

原文链接:https://arxiv.org/abs/2103.09668

原文作者:Gagandeep Singh, Akshar Kaul

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