In this dissertation, we researched techniques to support trustable and privacy enhanced solutions for on-line applications accessing to “always encrypted” data in
remote DBaaS (data-base-as-a-service) or Cloud SQL-enabled backend solutions.
Although solutions for SQL-querying of encrypted databases have been proposed in
recent research, they fail in providing: (i) flexible multimodal query facilities includ ing online image searching and retrieval as extended queries to conventional SQL-based
searches, (ii) searchable cryptographic constructions for image-indexing, searching and
retrieving operations, (iii) reusable client-appliances for transparent integration of multi modal applications, and (iv) lack of performance and effectiveness validations for Cloud based DBaaS integrated deployments.
At the same time, the study of partial homomorphic encryption and multimodal
searchable encryption constructions is yet an ongoing research field. In this research
direction, the need for a study and practical evaluations of such cryptographic is essential,
to evaluate those cryptographic methods and techniques towards the materialization of
effective solutions for practical applications.
The objective of the dissertation is to design, implement and perform experimental
evaluation of a security middleware solution, implementing a client/client-proxy/server appliance software architecture, to support the execution of applications requiring on line multimodal queries on “always encrypted” data maintained in outsourced cloud
DBaaS backends. In this objective we include the support for SQL-based text-queries
enhanced with searchable encrypted image-retrieval capabilities. We implemented a
prototype of the proposed solution and we conducted an experimental benchmarking
evaluation, to observe the effectiveness, latency and performance conditions in support ing those queries. The dissertation addressed the envisaged security middleware solution,
as an experimental and usable solution that can be extended for future experimental
testbench evaluations using different real cloud DBaaS deployments, as offered by well known cloud-providers.Nesta dissertação foram investigadas técnicas para suportar soluções com garantias de
privacidade para aplicações que acedem on-line a dados que são mantidos sempre cifrados em nuvens que disponibilizam serviços de armazenamento de dados, nomeadamente
soluções do tipo bases de dados interrogáveis por SQL. Embora soluções para suportar interrogações SQL em bases de dados cifradas tenham sido propostas anteriormente, estas
falham em providenciar: (i) capacidade de efectuar pesquisas multimodais que possam
incluir pesquisa combinada de texto e imagem com obtenção de imagens online, (ii) suporte de privacidade com base em construções criptograficas que permitam operações
de indexacao, pesquisa e obtenção de imagens como dados cifrados pesquisáveis, (iii)
suporte de integração para aplicações de gestão de dados em contexto multimodal, e (iv)
ausência de validações experimentais com benchmarking dobre desempenho e eficiência
em soluções DBaaS em que os dados sejam armazenados e manipulados na sua forma
cifrada.
A pesquisa de soluções de privacidade baseada em primitivas de cifras homomórficas
parciais, tem sido vista como uma possível solução prática para interrogação de dados e
bases de dados cifradas. No entanto, este é ainda um campo de investigação em desenvolvimento. Nesta direção de investigação, a necessidade de estudar e efectuar avaliações
experimentais destas primitivas em bibliotecas de cifras homomórficas, reutilizáveis em
diferentes contextos de aplicação e como solução efetiva para uso prático mais generalizado, é um aspeto essencial.
O objectivo da dissertação e desenhar, implementar e efectuar avalições experimentais
de uma proposta de solução middleware para suportar pesquisas multimodais em bases
de dados mantidas cifradas em soluções de nuvens de armazenamento. Esta proposta visa
a concepção e implementação de uma arquitectura de software client/client-proxy/server appliance para suportar execução eficiente de interrogações online sobre dados cifrados,
suportando operações multimodais sobre dados mantidos protegidos em serviços de
nuvens de armazenamento. Neste objectivo incluímos o suporte para interrogações estendidas de SQL, com capacidade para pesquisa e obtenção de dados cifrados que podem
incluir texto e pesquisa de imagens por similaridade. Foi implementado um prototipo da
solução proposta e foi efectuada uma avaliação experimental do mesmo, para observar as condições de eficiencia, latencia e desempenho do suporte dessas interrogações. Nesta
avaliação incluímos a análise experimental da eficiência e impacto de diferentes construções criptográficas para pesquisas cifradas (searchable encryption) e cifras parcialmente
homomórficas e que são usadas como componentes da solução proposta.
A dissertaçao aborda a soluçao de seguranca projectada, como uma solução experimental que pode ser estendida e utilizavel para futuras aplcações e respetivas avaliações
experimentais. Estas podem vir a adoptar soluções do tipo DBaaS, oferecidos como serviços na nuvem, por parte de diversos provedores ou fornecedores
