VMkCwPIR: Un Protocolo PIR Escalable de Múltiples Palabras Clave en Una Sola Ronda que Soporta Consultas de Clave No Primaria
Autores: Lu, Junyu; Zhao, Shengnan; Huang, Yuchen; Jia, Zhongtian; Zhang, Lili; Zhao, Chuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
VMkCwPIR: Un Protocolo PIR Escalable de Múltiples Palabras Clave en Una Sola Ronda que Soporta Consultas de Clave No Primaria
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión de la tecnología y la inovación
Palabras clave
Recuperación de información privada
PIR de múltiples palabras clave
MkCwPIR
VMkCwPIR
Cifrado homomórfico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La Recuperación de Información Privada por Palabras Clave (Keyword PIR) permite consultas privadas sobre bases de datos basadas en palabras clave, que son típicamente escasas, a diferencia de los arreglos densos utilizados en el PIR de Índice estándar. Sin embargo, los esquemas existentes de Keyword PIR están limitados a consultas de una sola palabra clave y generalmente asumen que las palabras clave sirven como identificadores únicos, lo que los hace inadecuados para escenarios prácticos donde las palabras clave son atributos no únicos y los clientes necesitan recuperar registros que coincidan con múltiples palabras clave simultáneamente. Para cerrar esta brecha, proponemos MkCwPIR, el primer protocolo de PIR de múltiples palabras clave de coincidencia exacta en una sola ronda que admite consultas de palabras clave conjuntivas mientras preserva la estricta privacidad de las palabras clave frente al servidor. Nuestra construcción emplea códigos de peso constante e identidades de Newton-Girard para codificar la selección de múltiples palabras clave en una representación algebraica compacta, representando una extensión funcional de CwPIR (Usenix Security "22). Si bien esta expansión funcional introduce una sobrecarga computacional adicional debido al procesamiento de múltiples palabras clave, también introducimos VMkCwPIR, una variante optimizada que aprovecha la encriptación homomórfica vectorizada BFV. Los resultados experimentales demuestran que, aunque el MkCwPIR base incurre en una mayor latencia debido a sus capacidades lógicas mejoradas, las optimizaciones vectorizadas en VMkCwPIR cierran efectivamente esta brecha de rendimiento. En consecuencia, VMkCwPIR logra un nivel de rendimiento comparable al CwPIR de una sola palabra clave. Los resultados experimentales demuestran que al procesar una consulta con ocho palabras clave, VMkCwPIR logra un tiempo de ejecución del lado del servidor comparable a ejecutar solo cuatro consultas independientes de una sola palabra clave en CwPIR, mientras mantiene una sobrecarga de comunicación constante para hasta 16 palabras clave.
Descripción
La Recuperación de Información Privada por Palabras Clave (Keyword PIR) permite consultas privadas sobre bases de datos basadas en palabras clave, que son típicamente escasas, a diferencia de los arreglos densos utilizados en el PIR de Índice estándar. Sin embargo, los esquemas existentes de Keyword PIR están limitados a consultas de una sola palabra clave y generalmente asumen que las palabras clave sirven como identificadores únicos, lo que los hace inadecuados para escenarios prácticos donde las palabras clave son atributos no únicos y los clientes necesitan recuperar registros que coincidan con múltiples palabras clave simultáneamente. Para cerrar esta brecha, proponemos MkCwPIR, el primer protocolo de PIR de múltiples palabras clave de coincidencia exacta en una sola ronda que admite consultas de palabras clave conjuntivas mientras preserva la estricta privacidad de las palabras clave frente al servidor. Nuestra construcción emplea códigos de peso constante e identidades de Newton-Girard para codificar la selección de múltiples palabras clave en una representación algebraica compacta, representando una extensión funcional de CwPIR (Usenix Security "22). Si bien esta expansión funcional introduce una sobrecarga computacional adicional debido al procesamiento de múltiples palabras clave, también introducimos VMkCwPIR, una variante optimizada que aprovecha la encriptación homomórfica vectorizada BFV. Los resultados experimentales demuestran que, aunque el MkCwPIR base incurre en una mayor latencia debido a sus capacidades lógicas mejoradas, las optimizaciones vectorizadas en VMkCwPIR cierran efectivamente esta brecha de rendimiento. En consecuencia, VMkCwPIR logra un nivel de rendimiento comparable al CwPIR de una sola palabra clave. Los resultados experimentales demuestran que al procesar una consulta con ocho palabras clave, VMkCwPIR logra un tiempo de ejecución del lado del servidor comparable a ejecutar solo cuatro consultas independientes de una sola palabra clave en CwPIR, mientras mantiene una sobrecarga de comunicación constante para hasta 16 palabras clave.