针对基因组数据共享信标的基因组重建攻击
密码学与安全
2020-08-25 v2
摘要
以隐私保护方式共享基因组数据，是基因组学大数据时代科学进展面前的一个主要瓶颈。一个名为基因组数据共享信标协议的社区驱动协议已被广泛采用以共享基因组数据。该系统旨在通过仅允许对数据集中特定等位基因存在与否进行是/否查询，提供一个安全、易实现且标准化的数据共享接口。然而，信标协议最近被证明易遭受成员推断攻击。在本文中，我们表明针对基因组数据共享信标的隐私威胁不限于成员推断。我们识别并分析了基因组数据共享信标的一个新漏洞：基因组重建。我们表明，当攻击者知道受害者在最近一次更新中被添加到信标时，可以成功重建受害者基因组的相当大部分。我们还表明，即使在同一次更新中有多个个体被添加到信标，也可以利用攻击者易于获取的性状（例如眼睛和头发颜色）以高置信度识别受害者的基因组。此外，我们展示了如何利用通过未关联敏感表型的信标重建出的基因组，对具有敏感表型（即 HIV 阳性）的信标实施成员推断攻击。本工作的成果将指导信标运营者何时以及如何更新信标内容。因此，本工作将是帮助信标运营者与参与者做出明智决策的重要尝试。
引用
@article{arxiv.2001.08852,
title = {Genome Reconstruction Attacks Against Genomic Data-Sharing Beacons},
author = {Kerem Ayoz and Erman Ayday and A. Ercument Cicek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.08852},
year = {2020}
}