論文の概要: bioETH-Beacon: A Confidential On-Chain Genomic Beacon with Encrypted Counts, Filters, and Bounded Noise over a Fully Homomorphic EVM
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.20315v1
- Date: Thu, 18 Jun 2026 14:49:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-19 18:23:39.927357
- Title: bioETH-Beacon: A Confidential On-Chain Genomic Beacon with Encrypted Counts, Filters, and Bounded Noise over a Fully Homomorphic EVM
- Title（参考訳）: BioETH-Beacon: 完全同型EVM上の暗号化されたカウント、フィルタ、バウンドノイズを備えた信頼できるオンチェーンゲノミクスビーコン
- Authors: Christos Galanopoulos, Kimon Antonios Provatas, Ilias Georgakopoulos-Soares,
- Abstract要約: BioETH-Beaconは、完全に同型仮想マシン上の暗号化データ上でBeaconの"アグリゲートカウント"クエリを実行するスマートコントラクトプロトタイプである。
病院は、暗号化されたマーカー番号のエントリをアップロードし、認証された研究者が暗号化されたマーカークエリを提出し、契約は、オフチェーンのキー管理サービスを介してリリースされた暗号化された回答を、契約のオンチェーンACLに名付けられた要求者のみに返却する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The Global Alliance for Genomics and Health (GA4GH) Beacon protocol lets researchers ask whether a genomic variant has been observed in a participating cohort and receive aggregate variant-level counts. As Beacon networks grow, two privacy risks remain: host institutions can see plaintext queries, and repeated rare-variant queries can support membership-inference attacks. We present bioETH-Beacon, a smart-contract prototype that runs the Beacon "aggregate count" query over encrypted data on a fully homomorphic Ethereum Virtual Machine (fhEVM). Hospitals upload encrypted marker-count entries, authorized researchers submit encrypted marker queries, and the contract returns an encrypted answer that is released, via an off-chain key-management service, only to the requester named in the contract's on-chain ACL. The design is organized as a 3x4 tier-by-query-family grid spanning genotype, sex, age, and phenotype queries, with tiers that trade stronger confidentiality for lower query cost. For genotype paths, the prototype can add bounded on-chain noise to mitigate probing attacks. Experiments on synthetic panels derived from a Polygenic Score (PGS) catalog show the expected scaling behavior and demonstrate that pre-aggregation can substantially reduce query gas when public marker presence is an acceptable trade-off. Overall, bioETH-Beacon provides a research prototype for confidential Beacon-style genomic querying without a trusted compute evaluator.
- Abstract（参考訳）: GA4GH(Global Alliance for Genomics and Health)ビーコンプロトコルは、研究者が参加するコホートでゲノム変異が観測されたかどうかを問うことができ、累積変量を受け取ることができる。
ホスト機関はプレーンテキストクエリを見ることができるし、頻繁なレアなクエリはメンバーシップ推論攻撃をサポートすることができる。
完全同型Ethereum仮想マシン(fhEVM)上の暗号化データ上でBeaconの"アグリゲートカウント"クエリを実行するスマートコントラクトプロトタイプであるbioETH-Beaconを提案する。
病院は、暗号化されたマーカー番号のエントリをアップロードし、認証された研究者が暗号化されたマーカークエリを提出し、契約は、オフチェーンのキー管理サービスを介してリリースされた暗号化された回答を、契約のオンチェーンACLに名付けられた要求者のみに返却する。
この設計は、ジェノタイプ、性別、年齢、表現型クエリにまたがる3x4階層のクエリグリッドとして構成され、クエリコストの低減のためにより強力な機密性を交換するティアである。
ジェノタイプパスでは、プロトタイプはバウンドオンチェーンノイズを追加して、プローブ攻撃を軽減できる。
ポリジェニックスコア (PGS) カタログから得られた合成パネルの実験は, 期待されるスケーリング挙動を示し, 公開マーカーの存在が許容されるトレードオフである場合に, プレアグリゲーションがクエリガスを大幅に低減できることを示した。
全体として、bioETH-Beaconは、信頼できる計算評価器を使わずに、秘密のBeaconスタイルのゲノムクエリのための研究プロトタイプを提供する。
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