本文提出 MESS,一个面向语义搜索的隐私保护系统,旨在同时满足隐私性、准确性和效率三个目标。语义搜索系统将数据映射到高维向量空间,并通过近似最近邻(ANN)检索实现相似数据查询;然而,当系统部署于可信云提供商时,数据与查询本身缺乏隐私保护。现有工作分别采用同态加密(HE)、不透明随机访问内存(ORAM)或差分隐私(DP)方法,但均未能同时实现三个目标。MESS 的核心方法是将原始向量转换为二进制码,应用局部敏感哈希(LSH)与随机响应(randomized response)技术,并在扰动后的编码上构建多图层次可导航小世界(HNSW)索引。该系统确保数据、查询和访问模式隐私,并通过两阶段查询扰动机制实现搜索模式隐私。多图索引设计缓解了扰动对结果质量的影响,从而维持准确性;由于直接在扰动编码上执行搜索,避免了 HE 或 ORAM 的开销,系统具有较高效率。作者给出了系统的正式隐私分析,并进行了广泛的性能评估,结果显示 MESS 相比最先进基线可降低高达 15.08 倍的延迟。该研究的贡献包括:首次将多图 HNSW 与 LSH 及随机响应结合用于隐私保护语义搜索;设计了两阶段查询扰动机制;通过实验证明其在隐私、精度和效率之间的良好权衡。适合对隐私增强型信息检索、向量数据库安全以及可信云环境下数据保护感兴趣的研究人员与安全架构师阅读。
💡 推荐理由: 该研究为语义搜索场景提供了无需同态加密的高效隐私保护方案,对向量数据库和检索增强生成(RAG)系统的隐私设计有直接参考价值。
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