Piano-PIR：Extremely Simple, Single-Server PIR with Sublinear Server Computation

1. 引言

前序博客：

• Private Information Retrieval私有信息检索

Carnegie Mellon University团队Mingxun Zhou等人2023年论文《Piano: Extremely Simple, Single-Server PIR with Sublinear Server Computation》，开源代码实现见：

• https://github.com/pianopir/Piano-PIR（Go）

本文构建的PIANO为：

• sublinear-time single-server pre-processing Private Information Retrieval（PIR） schema。为第一个使用的single-server sublinear-time PIR方案。
• 优化了client storage和server computation
• 基于的假设仅为：存在One Way Function（OWF）。之前的PIR方案需利用如Homomorphic Encryption（同态加密）等重密码学机制，本方案仅需利用如PRF等轻密码学机制——在实际实现时更易于实例化。
• 摊销后的online server computation和client computation为$\tilde{O}(\sqrt{n})$
• 每次query的online communication为$O(\sqrt{n})$，需要的client storage为${\tilde{O}}_{\lambda }(\sqrt{n})$
• 比现有的linear time single-server方案快约10~300倍，与最快的two-server方案速度相当。
• 以具有16亿条记录100GB的数据库为例，本方案在单核系统的online computation time 小于40ms。

MIT团队 Alexandra Henzinger等人2022年论文《One Server for the Price of Two: Simple and Fast Single-Server Private Information Retrieval》中实现了2中PIR方案：

• SimplePIR
• DoublePIR

相应的开源代码实现见：

• https://github.com/ahenzinger/simplepir（Go）

PIANO-PIR与SimplePIR、non-private baseline的性能对比为：

现有的single-server PIR方案对比为：