There are two dominant themes that have become increasingly more important in our
technological society. First, the recurrent use of cloud-based solutions which provide
infrastructures, computation platforms and storage as services. Secondly, the use of applicational
large logs for analytics and operational monitoring in critical systems. Moreover,
auditing activities, debugging of applications and inspection of events generated by errors
or potential unexpected operations - including those generated as alerts by intrusion
detection systems - are common situations where extensive logs must be analyzed, and
easy access is required. More often than not, a part of the generated logs can be deemed
as sensitive, requiring a privacy-enhancing and queryable solution.
In this dissertation, our main goal is to propose a novel approach of storing encrypted
critical data in an elastic and scalable cloud-based storage, focusing on handling JSONbased
ciphered documents. To this end, we make use of Searchable and Homomorphic
Encryption methods to allow operations on the ciphered documents. Additionally, our
solution allows for the user to be near oblivious to our system’s internals, providing
transparency while in use. The achieved end goal is a unified middleware system capable
of providing improved system usability, privacy, and rich querying over the data. This
previously mentioned objective is addressed while maintaining server-side auditable logs,
allowing for searchable capabilities by the log owner or authorized users, with integrity
and authenticity proofs.
Our proposed solution, named Chameleon, provides rich querying facilities on ciphered
data - including conjunctive keyword, ordering correlation and boolean queries
- while supporting field searching and nested aggregations. The aforementioned operations
allow our solution to provide data analytics upon ciphered JSON documents, using
Elasticsearch as our storage and search engine.O uso recorrente de soluções baseadas em nuvem tornaram-se cada vez mais importantes
na nossa sociedade. Tais soluções fornecem infraestruturas, computação e armazenamento
como serviços, para alem do uso de logs volumosos de sistemas e aplicações para
análise e monitoramento operacional em sistemas críticos. Atividades de auditoria, debugging
de aplicações ou inspeção de eventos gerados por erros ou possíveis operações
inesperadas - incluindo alertas por sistemas de detecção de intrusão - são situações comuns
onde logs extensos devem ser analisados com facilidade. Frequentemente, parte dos
logs gerados podem ser considerados confidenciais, exigindo uma solução que permite
manter a confidencialidades dos dados durante procuras.
Nesta dissertação, o principal objetivo é propor uma nova abordagem de armazenar
logs críticos num armazenamento elástico e escalável baseado na cloud. A solução proposta
suporta documentos JSON encriptados, fazendo uso de Searchable Encryption e
métodos de criptografia homomórfica com provas de integridade e autenticação. O objetivo
alcançado é um sistema de middleware unificado capaz de fornecer privacidade,
integridade e autenticidade, mantendo registos auditáveis do lado do servidor e permitindo
pesquisas pelo proprietário dos logs ou usuários autorizados. A solução proposta,
Chameleon, visa fornecer recursos de consulta atuando em cima de dados cifrados - incluindo
queries conjuntivas, de ordenação e booleanas - suportando pesquisas de campo
e agregações aninhadas. As operações suportadas permitem à nossa solução suportar data
analytics sobre documentos JSON cifrados, utilizando o Elasticsearch como armazenamento
e motor de busca
