Searchable symmetric encryption (SSE) has been used to protect the confidentiality of genomic data while providing substring search and range queries on a sequence of genomic data, but it has not been studied for protecting single nucleotide polymorphism (SNP)-phenotype data. In this article, we propose a novel model, PrivGenDB, for securely storing and efficiently conducting different queries on genomic data outsourced to an honest-but-curious cloud server. To instantiate PrivGenDB, we use SSE to ensure confidentiality while conducting different types of queries on encrypted genomic data, phenotype and other information of individuals to help analysts/clinicians in their analysis/care. To the best of our knowledge, PrivGenDB construction is the first SSE-based approach ensuring the confidentiality of shared SNP-phenotype data through encryption while making the computation/query process efficient and scalable for biomedical research and care. Furthermore, it supports a variety of query types on genomic data, including count queries, Boolean queries, and k'-out-of-k match queries. Finally, the PrivGenDB model handles the dataset containing both genotype and phenotype, and it also supports storing and managing other metadata like gender and ethnicity privately. Computer evaluations on a dataset with 5,000 records and 1,000 SNPs demonstrate that a count/Boolean query and a k'-out-of-k match query over 40 SNPs take approximately 4.3s and 86.4{\mu}s, respectively, that outperforms the existing schemes.


翻译:用于保护基因组数据的保密性, 同时对基因组数据序列进行亚字串搜索和范围查询, 但对于保护单核酸多形态(SNP)-苯型数据尚未进行过研究。 在本篇文章中,我们提出了一个新颖的模型,即PriivGenDB, 用于安全储存和高效地对外包给诚实但多孔的云服务器的基因组数据进行不同的查询。 为了立即将普里夫根丹DB, 我们使用SSE确保机密性,同时对加密基因组数据、苯型和个人的其他信息进行不同种类的查询,以帮助分析/临床家分析/护理。 据我们所知, PriverGenDB是第一个基于SE的模型,通过加密确保共享的SNP-苯型数据保密性,同时使计算/清算过程高效和可缩放用于生物科研究和护理。 此外,我们支持关于基因组数据的各类查询类型, 包括计算、 Boolean查询、 kNPrNB 和 KNP 类型数据查询, 也同时显示S- sal- sal-rimodel-rial-rial-deal-deal-dal-dal-dal-dal-dal-dal-dal-dal-dal-dal-dal-dal-dal-dal-dal-dal-dal-dal-d-d-dal-d-d- s-d-d-dal-dal-d-dal-d-d-d-d-dal-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-dal-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-dal-dal-d-dal-dal-dal-dal-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-

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