隐私求交(PSI)VS匿踪查询(PIR)——话题

一、概要

最近有个在思考一个问题，隐私求交和匿踪查询的区别。在很久之前我的思考是两者是相同的，匿踪查询是隐私求交的一种拓展，但是随着深入研究发现两者还是很大区别，但是总有一种感觉，这两者在某个地方能达到统一，这种感觉我还是没那么确切。这方法就像“看山是山，看山不是山，看山还是山”，这里创建这个话题的目的：1给大家科普一下，2是希望大家一起讨论一下～

二、什么是隐私求交(PSI)VS匿踪查询(PIR)

容我先向没见过的同学解释一下：
1.?隐私保护求交（Private Set Intersection，PSI）是一种密码学协议，用于两个或多个参与方在彼此之间共享数据集合的同时，保持各自数据集合的隐私性。
在PSI协议中，每个参与方都有自己的数据集合，这些数据集合可能包含敏感信息。然而，参与方希望找到彼此之间数据集合的交集，而不必公开具体的数据内容。PSI协议允许参与方在保持数据集合隐私的同时，确定彼此之间的共同元素。

以下是一个例子来解释PSI的应用：

假设有两个医院，分别保存有关患者的病历信息，但由于隐私和安全的考虑，这些信息不能直接共享给对方。然而，两个医院希望找到他们共同的患者，以便进行相关的研究或合作。
为了实现这一目标，两个医院可以使用PSI协议。首先，每个医院将其患者的身份信息（如身份证号码、姓名等）转化为哈希值，并将这些哈希值存储在本地。然后，通过执行PSI协议，两个医院可以比较彼此的哈希值集合，以确定共同的哈希值，即共同的患者。
通过这种方式，两个医院可以找到他们共同的患者，而不必披露具体的病历信息。这样做可以保护患者的隐私，并促进医院之间的合作和研究。

需要注意的是，PSI协议仅允许确定共同元素，而不能获取其他任何有关数据集合的信息。这种保护隐私的性质使得PSI协议在许多领域中得到广泛应用，如数据共享、隐私保护计算等。

2.匿踪查询（Private Information Retrieval，PIR）也是一种密码学协议，旨在允许用户在保护个人隐私的前提下进行信息检索。它允许用户从数据库中获取特定数据，而无需向数据库所有者暴露查询的具体内容。

在传统的查询过程中，用户需要向数据库提供查询条件，数据库会返回与查询条件匹配的结果。然而，这种方式可能会导致用户的个人隐私受到泄露，因为数据库可以知道用户的查询内容。PIR技术通过引入隐私保护协议来解决这个问题。

同样举个例子，假设有一个医疗数据库，存储了许多病人的病历信息。现在某个研究人员希望查看某种特定疾病的患者数量，但不想让数据库管理员或其他人知道他具体查询的是哪种疾病。使用PIR技术，他可以发送一个加密的查询请求给数据库，数据库会返回满足请求的结果，但并不知道具体的查询内容。

通过使用加密和协议技术，PIR实现了用户查询和隐私保护之间的平衡。这种技术在保护用户隐私的同时，仍然允许用户获取所需的信息。

三、区别和关系：

关系：

• 隐私求交（PSI）和匿踪查询（PIR）都旨在保护参与方或用户的隐私信息。它们在不暴露具体数据内容的前提下，允许参与方或用户进行数据交互或检索操作。
• 这两种技术都是基于密码学的安全协议，采用加密、零知识证明等方法来实现隐私保护。

区别：

• 应用场景：PSI通常用于两个或多个参与方之间比较数据集合，以确定共同的元素。而PIR主要用于用户与数据库之间进行安全的数据查询。

• 数据处理方式：PSI协议允许两个集合参与方在互相不知道对方集合内容的情况下找出共同元素，通常使用加密和哈希等技术。而PIR技术通过加密和协议实现用户在查询数据库时保护个人隐私。
• 查询方式：PSI涉及比较两个集合之间的交集，而PIR则涉及用户向数据库发送查询请求并获取结果，而不暴露具体的查询内容。

隐私求交（PSI）的本质区别：

• 隐私求交主要解决的是两个参与方之间比较两个集合的交集，同时保护集合元素的隐私。
• PSI 的目标是为了让参与方能够得知两个集合之间是否存在交集，而不需要暴露具体的集合元素。它可以用于验证用户身份、数据匹配、去重等场景。
• PSI 可以通过加密和零知识证明等密码学技术实现，确保集合元素的隐私不会被泄露。

匿踪查询（PIR）的本质区别：

• 匿踪查询主要解决的是用户从数据库中检索特定数据的需求，同时保护用户查询内容的隐私。
• PIR 的目标是让用户能够从数据库中获取所需数据，而不需要泄露查询内容给数据库。这样可以保护用户的隐私，防止数据泄露。
• PIR 通常涉及用户和数据库之间的交互，用户发送加密的查询请求，数据库返回相应的结果，但并不知道用户的具体查询内容。

????????因此，隐私求交（PSI）着重于集合交集的比较和元素隐私的保护，而匿踪查询（PIR）则着重于数据检索和查询内容的隐私保护。它们在问题的本质和应用场景上有所区别。

是否可以相互拓展？

私有集合交集（PSI）和匿踪查询（PIR）本质上还是不同的隐私保护技术，它们在设计和实现上有着不同的目标和应用场景。虽然它们在某些方面存在一些相似之处，但通常情况下它们并不直接相互拓展。

PSI主要用于比较两个或多个集合之间的交集元素，而PIR主要用于用户与数据库之间进行隐私保护的数据查询。它们的设计原理和协议机制有所不同，因此在大多数情况下，无法直接将它们相互拓展应用。当然也是有的，比如PSI with payload，获得交集数据对应的负载数据。

然而，在特定的场景下，可以结合使用PSI和PIR来实现更高级别的隐私保护。例如，在一个场景中，用户可能需要查询数据库以查找包含在他们集合中的特定元素的信息，同时还希望确保查询内容和结果的隐私安全。在这种情况下，可以先使用PSI来比较两个集合的交集元素，然后使用PIR来向数据库发送查询请求并获取结果，从而同时实现隐私保护和查询功能。但是！这种做法效率较低，一般使用批量匿踪查询或者PSI with payload。

总之，尽管PSI和PIR在某些情况下可以在特定场景中结合使用，但它们通常是作为独立的隐私保护技术，用于不同的应用场景。

最后希望大家发表一下自身的看法～