隐语小课｜基于同态的隐私信息检索协议-SealPIR介绍

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隐私信息检索(Private information retrieval PIR)在医疗、股票、金融、社交等领域中有着广泛应用。近年来，PIR技术研究日益丰富，行业对使用PIR实现隐私保护的需求日益增长。

SealPIR是由微软开源的PIR实现，基于2018年发表在IEEE S&P的论文《PIR with Compressed Queries and Amortized Query Processing》。该论文有两个主要贡献：一是提出了压缩查询和批量处理查询的PIR方案，二是提供了高效执行的算法。

SealPIR基于同态加密，是单服务器PIR的一种实现。它通过将数据库数据打包到一个同态加密的明文中，减少了通信量，同时通过压缩查询向量，进一步减少了通信量。查询向量的压缩是通过将多个查询向量合并到一个密文中实现的。为了进一步压缩查询密文的数量，论文提出了一种多维表示方法，将数据库向量转换为多维向量。

SealPIR的性能指标包括计算量和通信量，与传统的PIR协议相比，它的通信量更小，但计算量较大。同时，为了提高性能，论文还提出了一种通过概率批量编码(PBC)来降低整体性能开销的方法，以及一种将数据库数据分成多个批次进行查询的方法。

SealPIR的性能测试显示，在百万数据的查询场景下，单个查询的时间约为3.3秒，多个查询（256个）的性能可以降低到0.1秒左右。相较于其他改进的PIR协议，虽然在查询响应大小上有较大改进，但在运行时间上与SealPIR差别不大。因此，在实际应用中，SealPIR仍然是一种较好的选择。