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OnionPIR: Effective Protection of Sensitive Metadata in Online Communication Networks

机译：OnionPIR：有效保护在线通信网络中的敏感元数据

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While great effort has been put into securing the content of messages transmitted over digital infrastructures, practical protection of metadata is still an open research problem. Scalable mechanisms for protecting users' anonymity and hiding their social graph are needed. One technique that we focus on in this work is private information retrieval (PIR), an active field of research that enables private querying of data from a public database without revealing which data has been requested and a fundamental building block for private communication. We introduce two significant improvements for the multi-server scheme RAID-PIR (ACM CCSW'14). precomputing queries using the Method of four Russians and optimizing the database layout for parallel queries. We then propose OnionPIR, an anonymous messaging service as example application for PIR combined with onion routing that prevents the leakage of communication meta-data. By providing and evaluating a prototype, we show that OnionPIR is usable in practice. Based on our results, we conclude that it is possible to build and deploy such a service today, while its operating expenses are within the order of magnitude of those of traditional messaging services that leak metadata.
机译：尽管已经尽力保护通过数字基础结构传输的消息的内容，但是元数据的实际保护仍然是一个开放的研究问题。需要可扩展的机制来保护用户的匿名性并隐藏他们的社交图。我们在这项工作中重点关注的一种技术是私有信息检索（PIR），这是一个活跃的研究领域，它使可以从公共数据库中对数据进行私有查询，而无需透露已请求了哪些数据，这是私有通信的基本组成部分。我们为多服务器方案RAID-PIR（ACM CCSW'14）引入了两项重大改进。使用四个俄语的方法预先计算查询，并优化并行查询的数据库布局。然后，我们提出OnionPIR，这是一个匿名消息传递服务，作为PIR与洋葱路由结合使用的示例应用程序，可以防止通信元数据的泄漏。通过提供和评估原型，我们证明OnionPIR在实践中是可用的。根据我们的结果，我们得出结论，今天可以构建和部署这样的服务，而其运营费用却是泄漏元数据的传统消息传递服务的数量级。

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