Oblivis: Kerangka Kerja untuk Oblivious Transfer yang Didelegasikan dan Efisien

Protokol OT modular yang memungkinkan kueri terdelegasi yang menjaga privasi untuk thin client dan basis data cloud

Aydin Abadi; Yvo Desmedt· 2026· DOI 10.48550/arXiv.2603.14492

Masalah inti

Seiring pergeseran penerapan basis data ke platform cloud dan perangkat edge, thin client perlu mengambil catatan sensitif secara aman tanpa membocorkan maksud kueri atau metadata mereka kepada proxy yang memediasi akses. Oblivious Transfer (OT) adalah alat inti untuk pengambilan privat, namun OT yang ada mengasumsikan interaksi langsung antara klien dan basis data serta tidak mendukung kueri terdelegasi atau klien ringan. Makalah ini menyajikan Oblivis, kerangka kerja modular protokol OT baru yang memungkinkan eksekusi kueri terdelegasi yang menjaga privasi. Oblivis memungkinkan klien mengambil catatan basis data tanpa akses langsung, melindungi dari kebocoran ke basis data maupun proxy, dan dirancang dengan efisiensi praktis sebagai pertimbangan. Kerangka kerja ini menjawab kesenjangan pada protokol OT saat ini dengan memperkenalkan delegasi dan efisiensi untuk lingkungan yang terbatas.

Implementasi dan evaluasi empiris Supersonic OT menunjukkan peningkatan kinerja yang signifikan. Protokol ini mencapai percepatan setidaknya 92x dibandingkan OT 1-dari-2 yang sangat efisien, dan percepatan 2,6x-106x dibandingkan OT extension standar pada 200-100.000 pemanggilan. Selain itu, Supersonic OT tetap efisien bahkan pada perangkat keras yang terbatas; misalnya, protokol ini menyelesaikan transfer end-to-end dalam 1,36 ms pada Raspberry Pi 4. Hasil ini menyoroti kelayakan praktis kerangka kerja untuk thin client dan perangkat edge. Percepatan tersebut konsisten pada berbagai skala pemanggilan, yang menunjukkan skalabilitas.

Seiring pergeseran penerapan basis data ke platform cloud dan perangkat edge, thin client perlu mengambil catatan sensitif secara aman tanpa membocorkan maksud kueri atau metadata mereka kepada proxy yang memediasi akses. Oblivious Transfer (OT) adalah alat inti untuk pengambilan privat, namun OT yang ada mengasumsikan interaksi langsung antara klien dan basis data serta tidak mendukung kueri terdelegasi atau klien ringan. Makalah ini menyajikan Oblivis, kerangka kerja modular protokol OT baru yang memungkinkan eksekusi kueri terdelegasi yang menjaga privasi. Oblivis memungkinkan klien mengambil catatan basis data tanpa akses langsung, melindungi dari kebocoran ke basis data maupun proxy, dan dirancang dengan efisiensi praktis sebagai pertimbangan. Kerangka kerja ini menjawab kesenjangan pada protokol OT saat ini dengan memperkenalkan delegasi dan efisiensi untuk lingkungan yang terbatas.

Oblivis terdiri atas empat komponen utama: (1) Delegated-Query OT, yang memungkinkan outsourcing pembuatan kueri secara aman; (2) Multi-Receiver OT untuk basis data gabungan yang dihosting di cloud; (3) kompiler yang menghasilkan respons berukuran konstan yang cocok untuk thin client; dan (4) Supersonic OT, OT 1-dari-2 berbasis proxy, bersifat information-theoretic, dan sangat efisien. Protokol-protokol ini didefinisikan secara formal dan dibuktikan aman dalam paradigma berbasis simulasi, di bawah asumsi non-colluding. Model keamanan mempertimbangkan adversary yang dapat mengorupsi basis data atau proxy, tetapi tidak keduanya secara bersamaan. Kerangka kerja ini dirancang modular, sehingga komponen-komponennya dapat digabungkan atau digunakan secara independen. Implementasi dan evaluasi empiris berfokus pada Supersonic OT, mengukur kinerjanya pada berbagai jumlah pemanggilan dan platform perangkat keras.

Kerangka kerja Oblivis menjawab kesenjangan kritis dalam oblivious transfer untuk penerapan cloud dan edge modern. Dengan memungkinkan eksekusi kueri terdelegasi, kerangka ini memungkinkan thin client mengalihkan operasi yang intensif komputasi ke proxy tanpa mengorbankan privasi. Asumsi non-colluding adalah model keamanan yang umum dan praktis dalam lingkungan multipihak. Kompiler respons berukuran konstan memastikan overhead komunikasi tetap minimal, yang penting bagi thin client. Keamanan information-theoretic pada protokol Supersonic OT memberikan jaminan yang kuat, dan efisiensinya membuatnya cocok untuk aplikasi dunia nyata. Hasil empiris memvalidasi pilihan desain, menunjukkan bahwa kinerja tinggi dapat dicapai bahkan pada perangkat dengan sumber daya terbatas. Pekerjaan selanjutnya dapat mengeksplorasi pelonggaran asumsi non-colluding atau memperluas kerangka kerja ke varian OT lainnya.

Praktisi dan peneliti ilmu komputer

Membuka konten member…