Private information retrieval: an overview and recent developments

This thesis examines the problem of Private Information Retrieval (PIR), which is crucial for protecting users’ privacy when accessing sensitive data in publicly accessible databases. With the growing need for online privacy and the need to avoid inadvertent disclosure of information requested by servers hosting such data, PIR protocols emerge as key tools to enable users to retrieve data without revealing the content of their queries. The research focuses on comparing multi-server and single-server PIR protocols, analysing their performance, security and efficiency. Advanced methodologies, such as the use of er- ror correcting codes and cryptographic functions, were explored to optimise the feasibility and efficiency of PIR protocols in various contexts of use. The analysis reveals that, despite significant advances in the field, important trade-offs between privacy, computational efficiency and scalability persist. Opportunities for future improvements are also identified, particularly in adapting PIR protocols to the needs of more complex distributed systems and in implementing solutions that minimise the computational load on servers while maintaining high standards of privacy for the user. By analysing the state-of-the-art of PIR protocols, this thesis provides a comprehensive overview of existing methodologies, highlighting the strengths and limitations of multi- server and single-server approaches. Furthermore, potential future directions for research are discussed, emphasising the importance of continuing to explore innovative solutions to improve the efficiency and privacy of PIR protocols in increasingly complex usage con- texts. By not proposing new solutions, but offering an in-depth critical analysis of current techniques, the thesis contributes to outlining the current landscape of PIR research, pro- viding a useful reference point for future studies and developments in the fi

Questa tesi esamina il problema del Private Information Retrieval (PIR), cruciale per la protezione della privacy degli utenti durante l’accesso a dati sensibili in database pubbli- camente accessibili. Con la crescente esigenza di privacy online e la necessità di evitare la divulgazione involontaria delle informazioni richieste dai server che ospitano tali dati, i protocolli PIR emergono come strumenti fondamentali per consentire agli utenti di recu- perare dati senza rivelare il contenuto delle loro query. La ricerca si focalizza sulla comparazione tra protocolli multi-server e single-server PIR, analizzando le loro prestazioni, sicurezza ed efficienza. Sono state esplorate metodologie avanzate, come l’impiego di codici per la correzione di errori e funzioni crittografiche, per ottimizzare la fattibilità e l’efficienza dei protocolli PIR in vari contesti di utilizzo. L’analisi rivela che, nonostante i progressi significativi nel campo, persistono compromessi importanti tra privacy, efficienza computazionale e scalabilità. Vengono inoltre identificate opportunità per miglioramenti futuri, in particolare nell’adattamento dei protocolli PIR alle esigenze di sistemi distribuiti più complessi e nell’implementazione di soluzioni che minimizzino il carico computazionale sui server, mantenendo elevati standard di privacy per l’utente. Attraverso l’analisi dello stato dell’arte dei protocolli PIR, questa tesi fornisce una panoram- ica esaustiva delle metodologie esistenti, evidenziando i punti di forza e le limitazioni degli approcci multi-server e single-server. Inoltre, si discutono le potenziali direzioni future per la ricerca, sottolineando l’importanza di continuare a esplorare soluzioni innovative per migliorare l’efficienza e la privacy dei protocolli PIR in contesti di utilizzo sempre più complessi. Non proponendo nuove soluzioni, ma offrendo un’analisi critica approfondita delle tecniche correnti, la tesi contribuisce a delineare il panorama attuale della ricerca sul PIR, fornendo un punto di riferimento utile per futuri studi e sviluppi nel cam