Forward/Backward and Content Private DSSE for Spatial Keyword Queries

符号 计算机科学 加密 理论计算机科学 密码学 离散数学 数学 算法 算术 计算机网络
作者
Xiangyu Wang,Jianfeng Ma,Ximeng Liu,Yinbin Miao,Yang Liu,Robert H. Deng
出处
期刊:IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing [IEEE Computer Society]
卷期号:20 (4): 3358-3370 被引量:11
标识
DOI:10.1109/tdsc.2022.3205670
摘要

Spatial keyword queries are attractive techniques that have been widely deployed in real-life applications in recent years, such as social networks and location-based services. However, existing solutions neither support dynamic update nor satisfy the privacy requirements in real applications. In this article, we investigate the problem of Dynamic Searchable Symmetric Encryption (DSSE) for spatial keyword queries. First, we formulate the definition of DSSE for spatial keyword queries (namely, $\mathsf {DSSE}_{\mathsf {SKQ}}$ ) and extend the DSSE leakage functions to capture the leakages in $\mathsf {DSSE}_{\mathsf {SKQ}}$ . Then, we present a practical $\mathsf {DSSE}_{\mathsf {SKQ}}$ construction based on geometric prefix encoding inverted-index and encrypted bitmap. Rigorous security analysis proves that our construction can achieve not only forward/backward privacy but content privacy as well, which can resist the most existing leakage-abuse attacks. Evaluation results using real-world datasets demonstrate the efficiency and feasibility of our construction. Comparative analysis reveals that our construction outperforms state-of-the-art schemes in terms of privacy and performance, e.g., our construction is $175\times$ faster than existing schemes with only 51% server storage cost.
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