Fully homomorphic encryption (FHE) enables a simple, attractive framework for secure search. Compared to other secure search systems, no costly setup procedure is necessary; it is sufficient for the client merely to upload the encrypted database to the server. Confidentiality is provided because the server works only on the encrypted query and records. While the search functionality is enabled by the full homomorphism of the encryption scheme. For this reason, researchers have been paying increasing attention to this problem. Since Akavia et al. (CCS 2018) presented a framework for secure search on FHE encrypted data and gave a working implementation called SPiRiT, several more efficient realizations have been proposed. In this paper, we identify the main bottlenecks of this framework and show how to significantly improve the performance of FHE-base secure search. In particular, 1. To retrieve $\ell$ matching items, the existing framework needs to repeat the protocol $\ell$ times sequentially. In our new framework, all matching items are retrieved in parallel in a single protocol execution. 2. The most recent work by Wren et al. (CCS 2020) requires $O(n)$ multiplications to compute the first matching index. Our solution requires no homomorphic multiplication, instead using only additions and scalar multiplications to encode all matching indices. 3. Our implementation and experiments show that to fetch 16 matching records, our system gives an 1800X speed-up over the state of the art in fetching the query results resulting in a 26X speed-up for the full search functionality.


翻译:完全同质加密( FHE) 能够为安全搜索提供一个简单、 有吸引力的框架。 与其他安全搜索系统相比, 无需花费昂贵的设置程序; 客户只需将加密数据库上传到服务器就足够了; 提供保密是因为服务器仅在加密的查询和记录上工作。 虽然搜索功能是由加密方案完全同质化( FHE) 所促成的。 为此, 研究人员越来越关注这一问题。 自从 Akavia 等人( CCS 2018) 提出了一个安全搜索 FHE 加密数据的框架, 并提供了一个名为 SPiRiT 的工作实施框架, 已经提出了几项更高效的实现。 在本文件中, 我们确定了这个框架的主要瓶颈, 并展示了如何显著改进 FHE- base 安全搜索的功能。 特别是, 1 要检索$\ell 匹配项目, 就必须按顺序重复协议 $\ $\ 美元 。 因此, 在我们的新框架中, 所有匹配项目都以单一协议执行方式检索。 2. Wren 等人最近的工作( CSEC 2020) 需要 $O( nO) 美元) 在完整速度中, 递增所有的版本中, 版本的版本中, 将显示我们的版本的版本的版本的版本, 复制到我们的版本的版本, 复制到我们的版本的版本的版本, 将显示我们的版本的版本的版本的版本的版本, 。

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