PrivGenDB：加密 SNP-表型数据库上高效且隐私保护的查询执行
密码学与安全
2021-07-01 v2
摘要
可搜索对称加密（SSE）已被用于保护基因组数据的机密性，同时提供对基因组数据序列的子串搜索和范围查询，但其在保护单核苷酸多态性（SNP）-表型数据方面尚未被研究。在本文中，我们提出一种新模型 PrivGenDB，用于安全存储并高效地对外包给诚实但好奇的云服务器的基因组数据执行各类查询。为实现 PrivGenDB，我们使用 SSE 在加密基因组数据、表型及个体其他信息上执行不同类型查询以确保机密性，从而协助分析人员/临床医生进行分析/诊疗。据我们所知，PrivGenDB 构造是首个基于 SSE 的方法，通过加密确保共享 SNP-表型数据的机密性，同时使生物医学研究与诊疗中的计算/查询过程高效且可扩展。此外，它支持对基因组数据的多种查询类型，包括计数查询、布尔查询和 k'-out-of-k 匹配查询。最后，PrivGenDB 模型处理同时包含基因型和表型的数据集，并支持以隐私方式存储和管理性别和种族等其他元数据。在含 5,000 条记录和 1,000 个 SNP 的数据集上的计算评估表明，对 40 个 SNP 的计数/布尔查询和 k'-out-of-k 匹配查询分别耗时约 4.3 秒和 86.4 微秒，优于现有方案。
引用
@article{arxiv.2104.02890,
title = {PrivGenDB: Efficient and privacy-preserving query executions over encrypted SNP-Phenotype database},
author = {Sara Jafarbeiki and Amin Sakzad and Shabnam Kasra Kermanshahi and Raj Gaire and Ron Steinfeld and Shangqi Lai and Gad Abraham},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.02890},
year = {2021}
}