암호화된 빅데이터 상에서 효율적인 질의 처리를 지원하는 Prefix 트리를 사용한 GPU 기반 병렬 질의처리 기법 (GPU-based Parallel Query Processing Scheme using Prefix tree for supporting efficient query processing on encrypted big data)

서지정보

· 발행기관 : 한국차세대컴퓨팅학회
· 수록지 정보 : 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 / 10권 / 2호 / 19 ~ 30페이지
· 저자명 : 신영성, 장재우, 이현조

초록

최근 페이스북, 트위터 등의 SNS(Social Networking Service)가 발전함에 따라, 사용자가 생성하는 데이터가 급격히 증가하고 있다. 사용자 데이터는 민감한 개인정보를 포함하기 때문에, 원본 데이터를 공격자로부터 보호하기 위해서는 데이터를 암호화하는 것이 필요하다. 따라서 암호화된 데이터의 복호화 없이 질의를 처리하는 암호화 질의처리 기법이 제안되었다. 그러나 기존의 질의처리 기법은 암호화 데이터에 대한 색인 구조를 구축하고 이를 순차적으로 탐색하기 때문에, 데이터의 크기가 증가함에 따라 질의탐색 비용이 증가하는 문제점이 존재한다. 이를 위해, P.B.Volk, et al. 은 prefix 트리 기반 병렬 질의처리 알고리즘을 제안하였다. 제안하는 알고리즘은 암호화된 데이터를 위해 prefix 트리 구조를 구축하고, 트리를 부분 트리로 분할하여 생성된 모든 부분 트리를 병렬적으로 탐색한다. 그러나 이 알고리즘은 모든 부분 트리를 탐색하기 때문에, 트리 깊이에 따라 연산 비용이 급격히 증가하는 문제점이 존재한다. 아울러, 이 알고리즘은 범위 질의나 부분 매칭 등의 다양한 질의를 지원하지 못하는 문제점이 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 논문에서는 prefix 트리 및 해시 테이블을 사용하는 GPU 기반 병렬 질의처리 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 prefix 트리 loop-up 테이블을 사용하여 범위 질의 및 부분매칭 질의를 지원한다. 아울러 제안하는 알고리즘이 기존 P.B.Volk, et al. 의 알고리즘보다 검색 시간 측면에서 약 30% 우수한 성능을 나타냄을 보인다.

영어초록

Recently, social networking services, such as Facebook and Twitter, have been widely used, so the amount of the data created by users has been dramatically increased. Because the user-created data can contain privacy information, it is required to encrypt the data for protecting the original data from adversaries. Thus, an encrypted query processing scheme has been proposed to process the query without the decryption of the encrypted data. The existing schemes construct an index for the encrypted data, so they can process the query by sequentially accessing the index. As a result, the query processing cost increases as the amount of the data is increased. For this, P.B.Volk, et al. proposed a prefix-tree based parallel query processing algorithm. The algorithm constructs a prefix-tree structure for the encrypted data and searches all sub-trees on GPU in parallel by dividing the tree into sub-trees. However, the algorithm has a problem that its computational cost is highly increased according to the depth of the tree because it searches all sub-trees. In addition, the algorithm does not support the various types of queries, such as a range query and a partial matching query. To solve these problems, we, in this paper, propose a GPU-based parallel query processing algorithm using both a prefix-tree and a hash table. By using the prefix-tree look-up table, the proposed algorithm can support both a range query and a partial matching query. In addition, we show that the proposed algorithm is about 30% better on retrieval performance than the existing algorithm by P.B.Volk, et al.

참고자료

· 없음