A private information retrieval (PIR) scheme allows a client to retrieve a data item $x_i$ among $n$ items $x_1,x_2,\ldots,x_n$ from $k$ servers, without revealing what $i$ is even when $t < k$ servers collude and try to learn $i$. Such a PIR scheme is said to be $t$-private. A PIR scheme is $v$-verifiable if the client can verify the correctness of the retrieved $x_i$ even when $v \leq k$ servers collude and try to fool the client by sending manipulated data. Most of the previous works in the literature on PIR assumed that $v < k$, leaving the case of all-colluding servers open. We propose a generic construction that combines a linear map commitment (LMC) and an arbitrary linear PIR scheme to produce a $k$-verifiable PIR scheme, termed a committed PIR scheme. Such a scheme guarantees that even in the worst scenario, when all servers are under the control of an attacker, although the privacy is unavoidably lost, the client won't be fooled into accepting an incorrect $x_i$. We demonstrate the practicality of our proposal by implementing the committed PIR schemes based on the Lai-Malavolta LMC and three well-known PIR schemes using the GMP library and blst, the current fastest C library for elliptic curve pairings.


翻译:私有信息检索 (PIR) 方案允许客户端从 $k$ 个服务器中存储的 $n$ 个数据项 $x_1,x_2,\ldots,x_n$ 中检索某个数据项 $x_i$,且即使当 $t < k$ 个服务器合谋试图获取 $i$ 时,也不会泄露 $i$ 的信息,此类方案被称为 $t$-隐私的PIR方案。若客户端在不超过 $v \leq k$ 个服务器合谋发送虚假数据的情况下仍能验证所检索 $x_i$ 的正确性,则称该PIR方案是 $v$-可验证的。以往PIR领域的大多数研究均假设 $v < k$,而全体服务器合谋的情形尚未得到解决。我们提出一种通用构造方法,通过结合线性映射承诺 (LMC) 与任意线性PIR方案,构建出 $k$-可验证的PIR方案,即承诺型PIR方案。该方案保证在最坏情况下(即所有服务器均受攻击者控制时),虽然隐私性不可避免地丧失,但客户端不会误接受错误的 $x_i$。我们基于 Lai-Malavolta LMC 与三种经典PIR方案,利用 GMP 库及当前最快的椭圆曲线配对C语言库 blst 实现了承诺型PIR方案,验证了其实际可行性。

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