Flash: Practical Volume-Hiding Encrypted Conjunctive Multi-Map With Optimal Overhead

doi:10.1109/TDSC.2025.3600572

Flash: Practical Volume-Hiding Encrypted Conjunctive Multi-Map With Optimal Overhead

2025-08-19

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DOI：10.1109/TDSC.2025.3600572

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隐藏数据量的加密多映射（EMM）允许客户端在加密数据上高效检索，同时隐藏查询键的实际数据量，从而缓解依赖数据量知识的隐私泄露攻击。然而，大多数隐藏数据量的EMM专注于单关键词查询，使得设计隐藏数据量的合取关键词EMM成为一个重大挑战。本文首先提出了一种采用二进制融合过滤器的性能优化隐藏数据量单关键词EMM，即$\mathsf{BF^{2}\,MM}$，它作为隐藏数据量合取关键词EMM的关键组件。随后，我们引入了一种通用的隐藏数据量合取查询构造方法$\mathsf{vCMM}$，该方法基于仅使用对称密钥加密工具的新型索引结构。我们进一步将其实例化为一个实用的隐藏数据量合取关键词EMM，即$\mathsf{BF^{2}CMM}$，其具有近最优的查询通信复杂度和存储开销。此外，我们将提案扩展为非交互式差分隐私变体$\mathsf{DP\text{-}BF^{2}\,MM}$和$\mathsf{DP\text{-}BF^{2}CMM}$，以提供性能与隐私之间的可调权衡。最后，我们与现有的隐藏数据量合取关键词EMM $\mathsf{OXTMM}$进行了全面比较。实验结果表明，$\mathsf{BF^{2}CMM}$在性能上显著提升，相较于$\mathsf{OXTMM}$，存储节省超过$2\times$，设置效率提高$90\times$，搜索延迟约提升$180\times$。

Keyword:

Encrypted multi-map

conjunctive keyword query

volume-hiding

differential privacy

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