H$_2$O$_2$RAM：一种高性能的层次化双遗忘 RAM
密码学与安全
2025-07-15 v4
摘要
遗忘 RAM（ORAM）与受信任执行环境（TEE）的组合因其互补性而在众多实际应用中得到广泛应用。TEE 有助于缓解 ORAM 的性能瓶颈，如网络带宽和往返延迟，而 ORAM 为 TEE 应用程序提供了通用保护，以抵御利用内存访问模式所发起的攻击。这种组合的定义性属性，使其区别于传统 ORAM 设计，就是能够确保内存访问（无论在 TEE 内部还是外部）都是遗忘的，因而称为双遗忘 RAM（ORAM）。开发具有增强性能的 ORAM的努力正在持续进行。本文提出了 HORAM，一种高性能的双遗忘 RAM 构造。与现有基于树的双遗忘设计相比，我们的方法的独特之处在于首次采用层次化框架，这种框架天然具有更好的数据局部性和并行化能力。虽然最新的层次化解决方案 FutORAMa 通过放宽子线性大小的客户端-side 私有内存假设来实现具体的效率，但将其适用于我们的场景面临挑战，因为这种放宽假设与我们的双遗忘要求存在冲突。为此，我们引入了若干新的高效遗忘组件，以构建高性能的层次化 ORAM（HORAM）。我们实现了该设计并在 various 场景中进行评估。结果表明，HORAM 的执行时间最高可降低约 倍，内存使用量相较于最新方法降低 倍。
引用
@article{arxiv.2409.07167,
title = {H$_2$O$_2$RAM: A High-Performance Hierarchical Doubly Oblivious RAM},
author = {Leqian Zheng and Zheng Zhang and Wentao Dong and Yao Zhang and Ye Wu and Cong Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.07167},
year = {2025}
}