ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ГОМОМОРФНИХ КРИПТОСИСТЕМ В РЕКОМЕНДАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ ВЕБ-СЕРВІСІВ
No Thumbnail Available
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Університет «Україна»
Abstract
У статті розглядається імітаційна модель веб-сервісів з гомоморфною криптосистемою. Існуючі рекомендаційні системи веб-сервісів для персоналізації контенту потребують обробки великого об’єму конфіденційної інформації користувачів. Такі веб-сервіси мають можливість зчитувати дані у незашифрованому виді, що є основним їх недоліком і збільшує ймовірність несанкціонованого доступу третіми особами. Для завдання імітаційного моделювання веб-сервісів була обрана відповідна обчислювальна система із заданими параметрами і реалізації повністю гомоморфних криптосистем у складі програмної бібліотеки PALISADE. У дослідженні використовувались криптосистеми Brakerski-Gentry Vaikuntanathan (BGV), Brakerski/Fan-Vercauteren (BFV), Cheon-Kim-Kim-Song (CKKS) та FHEW. На основі розробленої програми мовою С++ визначено об’єм пам’яті для зберігання шифротекстів та часові витрати на виконання математичних операцій повністю гомоморфними криптосистемами. Аналіз продуктивності сучасних повністю гомоморфних криптосистем показав, що суттєве сповільнення простих математичних операцій робить недоцільним використання рекомендаційних систем із-за потреби надвеликої кількості обчислювальних ресурсів. Проведені дослідження на основі побудованої імітаційної моделі показали, що невелика надійність і повільно діюча обробка даних пов’язані з великою складністю алгоритмів цих систем. Це доводить необхідність спрощення програмного коду моделі рекомендаційної системи і повністю гомоморфної криптосистеми для зменшення кількості операцій, що виконуються веб-сервісом. Також, рекомендаційна система не може взаємодіяти з зашифрованими даними без допомоги повністю гомоморфної криптосистеми. Для вирішення цієї проблеми потрібно зробити заміну певної кількості математичних функцій у програмному коді рекомендаційної системи на ті, що забезпечать обробку шифротекстів. The article is considered the simulation model of web service with homomorphic cryptosystem. Existing recommendation systems of web services for content personalization is required the processing of large amounts of confidential user information. Such web services have the ability to read data in unencrypted form, which is their main drawback and increases the probability of unauthorized access by third parties. For the task of simulation modeling of the web service was chosen the appropriate computer system with the set parameters and realization of completely homomorphic cryptosystems as a part of the PALISADE software library. The following list of cryptosystems was used: Brakerski-Gentry-Vaikuntanathan (BGV); Brakerski/Fan-Vercauteren (BFV); Cheon-Kim-Kim-Song (CKKS); FHEW. Based on the developed program in C ++ is determined the amount of memory for storing encrypted texts and performed time measurements, which is spent completely homomorphic cryptosystems to perform mathematical operations. The computational duration of fully homomorphic cryptosystems was measured using the standard C ++ library's "std: chrono" API, and the amount of encrypted text was measured using the "massif" utility, which is included in Valgrind software for Linux-based operating systems. Analysis of the productivity of modern fully homomorphic cryptosystems has shown that significant slowdown in simple mathematical operations makes it virtually impossible to use recommendation systems due to the need for too many computing resources. Conducted researches based on the simulation model have shown that, the low reliability and slow data processing are associated with the high complexity algorithms of these systems. This proves the necessary to simplify the software code model of the recommendation system and completely homomorphic cryptosystem to reduce the number of operations, which are performed by the web service. Also, the recommendation system cannot interact with encrypted data without help of completely homomorphic cryptosystem. To solve this problem, it is necessary to replace a certain number of mathematical functions in the program code of the recommendation system with those that will provide processing of encrypted texts.
Description
Дослідження ефективності застосування гомоморфних криптосистем в рекомендаційних системах веб-сервісів / Корчинський В.В., Кільдішев В.Й., Онищук В.В., Аль-Файюми Х. // Інфокомунікаційні та комп’ютерні технології. 2021. №2(02). С. 195-201.
Keywords
веб-сервіс, гомоморфні криптосистеми, рекомендаційні системи, дані користувачів, швидкість, web service, homomorphism cryptosystems, recommendation systems, user data, speed