Toppmoderna mekanismer för ogenomträngligt RAM (ORAM) lider av betydande bandbredd overheads (större än 100x) som påverkar genomströmningen och latensen av minnesåtkomster. Detta gör det svårt att distribuera dem i högpresterande och bandbreddsbegränsade tillämpningar, vilket motiverar utformningen av låg-overhead-metoder för minnesåtkomst obfuscation. I detta arbete introducerar och formaliserar vi idén om ett differentierat privat ORAM som ger statistiska integritetsgarantier, och som enligt vår kunskap är det första i sitt slag. Formaliseringen av differentialt privat ORAM öppnar upp ett stort designutrymme av lågbandsbredd ORAM-protokoll som kan användas i bandbreddsbegränsade applikationer. Vi presenterar Root ORAM, en familj av praktiska ORAMs som ger en tonfiskbar, flerdimensionell kompromiss mellan önskad bandbredd overhead, outsourcing förhållandet 1 och systemets säkerhet, och som ger rigorösa integritetsgarantier för olika privata ORAMs. Root ORAM-protokollen kan ställas in för att uppnå programspecifika bandbreddsbegränsningar, vilket möjliggör praktisk spridning, till priset av statistiska integritetsgarantier kvantifierade under de olika sekretessramarna och lägre outsourcing-kvoter. Vi visar hur praktiskt Root ORAM är med hjälp av teoretisk analys, simuleringar och experiment på Amazon EC2. Vår teoretiska analys kvantifierar strikt den integritet som Root ORAM erbjuder, och begränsar tydligt den information som läcker från att observera minnesåtkomstmönster. Vår experimentella analys visar genomförbarheten av dessa protokoll med hjälp av realistiska simuleringar. Det enklaste protokollet i Root ORAM-familjen kräver en bandbredd på bara 10 block, till priset av strikt kvantifierade säkerhetsförluster och ett lågt outsourcing förhållande. Detta är en storleksordningsförbättring jämfört med de nuvarande toppmoderna ORAM-systemen som medför logaritmiska bandbreddsöverdrifter. 1 Outsourcing ratio definieras som den mängd data som kan läggas ut på entreprenad för en viss mängd lokal lagring. Hänvisa till Sec. 7 för mer information.
Wagh och al. REF formaliserade begreppet differentiellt privat omedvetna RAM (DP ORAM) och deras motsvarande protokoll avsevärt förbättrade bandbredd overheads med en avslappnad integritet garanti.
Root ORAM: A Tunable Differentially Private Oblivious RAM
{'venue': 'ArXiv', 'journal': 'ArXiv', 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}