Ovrednotenje praktične uporabnosti eksperimentalnih pristopov za zagotavljanje zasebnosti v oblaku

Bizjak, Manca (avtor), Ciglarič, Mojca (mentor)

Računanje z ohranjanjem zasebnosti je trenutno eno izmed najbolj obetavnih področij, ki ponuja pristope za zasebno obdelavo podatkov v računalniških oblakih. V pričujočem delu preučimo aktualne pristope za podporo zasebni obdelavi podatkov in se osredotočimo na implementacijo enega izmed novejših pristopov za računanje z ohranjanjem zasebnosti, polno homomorfno enkripcijo (PHE). Pri PHE je rezultat računskih operacij nad tajnopisi ob dekripciji enak kot pri izvedbi istega zaporedja operacij nad pripadajočimi čistopisi. Rezultat našega dela je preprosta spletna banka, ki s pomočjo PHE ohranja zasebnost bančnih transakcij. Za podporo PHE na strani odjemalca smo razvili dve arhitekturno različni programski rešitvi, ki sta združljivi z isto spletno aplikacijo. Prav tako smo definirali mere, na podlagi katerih smo ovrednotili praktično uporabnost naših implementacij v realnem okolju. Naši rezultati kažejo, da že pri trivialnih primerih uporabe PHE, kjer je cena procesiranja tajnopisov, enkripcije ali dekripcije zanemarljiva, naletimo na znatne količine režijskega dela zaradi komunikacije in inicializacije tako na strani strežnika kot tudi odjemalca. Prav tako oviro pri splošni uveljavitvi PHE v oblaku trenutno predstavlja tudi pomanjkanje visokonivojskih programskih konstruktov in razvijalcu prijaznih orodij. V obstoječi literaturi nismo našli navedb o nekaterih izmed omenjenih dejavnikov, ki omejujejo njeno širšo uveljavitev, saj naše delo obenem predstavlja enega izmed prvih primerov uporabe PHE preko spletne aplikacije.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: zagotavljanje zasebnosti, zasebno procesiranje, računalništvo v oblaku, polna homomorfna enkripcija
• Vrsta gradiva: Magistrsko delo/naloga
• Organizacija: FRI - Fakulteta za računalništvo in informatiko
• Leto izida: 2016
• PID: 20.500.12556/RUL-85932
• Datum objave v RUL: 29.09.2016

BIZJAK, Manca, 2016, Ovrednotenje praktične uporabnosti eksperimentalnih pristopov za zagotavljanje zasebnosti v oblaku [na spletu]. Magistrsko delo. [Dostopano 14 maj 2025]. Pridobljeno s: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=slv&id=85932

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Applicability evaluation of experimental approaches for preserving privacy in cloud

Izvleček

Among several proposed solutions for private processing in cloud computing, perhaps the most promising class of approaches is privacy-preserving computation. This thesis reviews existing approaches for private processing and demonstrates practical use of one such novel approach for privacy-preserving computation, fully homomorphic encryption (FHE). FHE allows arbitrary computations on ciphertexts and yields a result, which, when decrypted, is the same as if they were performed on corresponding plaintexts. We develop a simple web bank cloud application that uses FHE to preserve privacy of banking transactions. In order to support FHE client-side, we produce two architecturally different setups that can be used with the same web application. Furthermore, we evaluate and discuss their practical applicability in the cloud according to predefined metrics. Our results indicate that even for trivial use-cases, where performance of encrypted processing, encryption or decryption is not a limiting factor, the main factors preventing broader adoption of FHE at present are significant communication and initialization overheads both client and server-side, lack of support for several high level programmatic routines and lack of developer-friendly frameworks. To the best of our knowledge, some of these issues have not yet been addressed in the literature, as this thesis is one of the early attempts to bring FHE to the web.

• Ključne besede: preserving privacy, private processing, cloud computing, fully homomorphic encryption