The COVID-19 pandemic has prompted technological measures to control the spread of the disease. Private contact tracing (PCT) is one of the promising techniques for the purpose. However, the recently proposed Bluetooth-based PCT has several limitations in terms of functionality and flexibility. The existing systems are only able to detect direct contact (i.e., human-human contact), but cannot detect indirect contact (i.e., human-object, such as the disease transmission through surface). Moreover, the rule of risky contact cannot be flexibly changed with the environmental situation and the nature of the virus. In this paper, we propose a secure and efficient trajectory-based PCT system using trusted hardware. We formalize trajectory-based PCT as a generalization of the well-studied Private Set Intersection (PSI), which is mostly based on cryptographic primitives and thus insufficient. We solve the problem by leveraging trusted hardware such as Intel SGX and designing a novel algorithm to achieve a secure, efficient and flexible PCT system. Our experiments on real-world data show that the proposed system can achieve high performance and scalability. Specifically, our system (one single machine with Intel SGX) can process thousands of queries on 100 million records of trajectory data in a few seconds.


翻译:COVID-19大流行的COVID-19大流行促进了控制该疾病传播的技术措施,私人接触追踪(PCT)是实现这一目标的有希望的技术之一,然而,最近提议的蓝牙PCT在功能和灵活性方面有若干限制,现有系统只能探测到直接接触(即人与人的接触),但无法探测间接接触(即人体与人体接触,如疾病通过表面传播等人体与人体接触),此外,危险接触的规则不能随着环境状况和病毒的性质而灵活改变。我们在本文件中提议使用可信赖的硬件,建立一个安全有效的基于轨迹的PCT系统。我们将基于轨迹的PCT正式化,作为经过仔细研究的私人设置交叉路段(PSI)的一般化,主要基于加密原始技术,因此不够充分。我们通过利用英特尔SGX等可信赖的硬件和设计新的算法来实现安全、高效和灵活的PCT系统来解决问题。我们对现实世界数据的实验表明,拟议的系统能够取得高性能和可缩性。具体地说,我们的系统在几秒钟的轨道上可以查询100万个单一机器。

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