草庐IT

隐私计算概念,你都清楚吗?

IT转型指北 2023-04-13 原文

隐私计算技术分类


隐私计算主要技术体系分三类,第一类是以多方安全计算为代表的基于密码学的隐私计算技术;第二类是以联邦学习为代表的人工智能与隐私保护技术融合衍生的技术;第三类是以可信执行环境为代表的基于可信硬件的隐私计算技术多方安全计算:基于密码学技术,完成多方间的数据融合计算,主要用于联合统计、联合查询、联合建模和联合预测。 联邦学习:本质上是一种分布式机器学习的一种,通过对各参与方间的模型信息交换过程增加安全设计,使得构建的全局模型既能确保用户隐私和数据安全,又能充分利用多方数据。主要用于联合建模、联合预测。 可信执行环境:通过软硬件方法在中央处理器中构建一个安全的区域,保证其内部加载的程序和数据在机密性和完整性上得到保护。

多方安全计算基于密码学原理实现通用计算能力

多方安全计算(MPC) ,姚期智院士于1982年通过提出和解答百万富翁问题而创立。指在无可信第三方的情况下,多个参与方共同计算一个目标函数,并且保证每一方仅获取自己的计算结果,无法通过计算过程中的交互数据推测出任意一方的输入数据,然后获得准确的结果。

技术特点:在不泄露任何隐私数据的情况下让多方数据共同参与计算(包括敏感的中间计算结果),可以使多个非互信主体在数据相互保密的前提下进行高效数据融合计算,达到数据可用不可见。

从底层硬件来看,可以使用通用硬件作为底层架构,也可以选择可信执行环境等基于可信硬件的隐私计算技术相结合提供安全加强的方案。

从算法构造来看,除混淆电路秘密分享不经意传输等密码学原理构造的经典多方安全计算协议外,也应用了同态加密零知识证明等密码学算法。

从算法应用来看,联合统计、联合查询、联合建模、联合预测等场景。

联邦学习变革机器学习范式广泛应用于联合建模

联邦学习(FL) ,是实现在本地原始数据不出库的情况下,通过对中间加密数据的流通与处理来完成多方联合的机器学习训练。

技术特点:通过对各参与方间的模型信息交换过程增加安全设计,使得构建的全局模型既能确保用户隐私和数据安全,又能充分利用多方数据。

面临挑战:联邦学习过程中出现的数据和模型的隐私泄露和安全攻击如何防护;如何对非独立同分布、参差不齐的质量的数据建模;如何降低通信复杂度和技术复杂度;如何评估各参与方的贡献。

从底层硬件来看,一般以通用硬件作为底层基础设施,也可以选择可信执行环境等基于可信硬件的隐私计算技术相结合提供安全加强的方案。

从算法构造来看,常应用同态加密、差分隐私技术以及包括基于秘密分享、不经意传输、混淆电路等密码学原理的各类多方安全计算协议。

从算法应用来看,联合建模、联合预测。

联邦学习相关概念参考公众号其他文章 - 《隐私计算之联邦学习》

可信执行环境依托于可信硬件提供高效计算方案

可信执行环境(TEE) ,通过软硬件方法在中央处理器中构建一个安全的区域,保证其内部加载的程序和数据在机密性和完整性上得到保护。目前主要的通用计算芯片厂商发布的TEE技术方案包括X86指令集架构的Inter SGX、AMD SEV技术以及高级RISC机器指令集架构的TrustZone。国内计算芯片厂商推出的TEE功能则包括兆芯ZX-TCT技术、海光CSV技术以及ARM架构的飞腾、鲲鹏也已推出TruestZone功能。

隐私计算关键技术概念辨析

混淆电路(GC)协议:使用布尔电路构造安全函数计算,保证一方输入不会泄露给其他方,计算出结果,并能指定结果由哪方获得或者是两方以分片形式共有。常用于通用计算场景,通信量大,但通信轮数固定,适用于高带宽高延迟场景。

秘密分享(SS)协议:将秘密信息拆分成若干分片,由若干参与者分别保存,通过参与者的合作,对分布式存储的分片进行安全计算,全部分片或达到门限数的分片根据多个份额可重新恢复秘密消息。秘密分享计算量小、通信量低,构造多方加法、乘法以及其他更复杂的运算特别有优势,能实现联合统计、联合建模、联合预测等多种功能。

不经意传输(OT)协议:数据发送方有N个数据,数据接收方接收其选定的一个数据,且不能获取其他数据,同时数据发送发无法知道接收方的选择,不经意传输常用构造多方安全计算协议,是GMW协议、混淆电路设计、乘法三元组的基础构建,还可用于实现隐私集合求交(PSI)、隐私信息检索(PIR)等多种多方安全计算功能。

零知识证明(ZKP) :证明者能够在不向验证者泄露任何有用信息的情况下,使验证者相信某个论断是正确的。零知识证明是一种两方或多方的协议,两方或多方通过一系列交互完成生成证明和验证。在实际应用中,零知识证明能够实现证明者向验证者证明并使其相信自己知道或拥有某一信息,而证明过程不会向验证者泄露任何关于被证明消息的消息。

差分隐私(DP) :针对数据库的隐私泄露问题提出的一种新型密码学手段,通过在源数据或计算结果上添加特定的分布的噪声,确保各参与方无法通过得到的数据分析出数据集中是否包含某一特定实体。又分为本地差分隐私和计算结果差分隐私。本地差分隐私指在汇聚和计算前数据就加入噪声,用于数据收集方不可信的场景;计算结果差分隐私是指最终计算结果发布前对其加噪声。

同态加密 :满足密文同态运算性质的加密算法,即数据经过同态加密后,对密文进行特定的计算,得到的密文计算结果在进行对应的同态解密后的明文等同于对明文数据直接进行相同的计算,实现数据的可算不可见。同态加密特点:通信量小,通信轮数少。

PSI(Private Set Intersection)隐私集合求交:不安全的PSI方案:基于朴素哈希的方案、基于辅助服务器的方案,安全的PSI方案:基于公钥加密的方案:DIffie-Hellmann / RSA盲签名、基于OT的方案、基于HE的方案、基于GC的方案。

关注公众号【IT转型指北】,回复【隐私计算】,即可获得最新隐私计算白皮书,定期分享高质量文章!

有关隐私计算概念,你都清楚吗?的更多相关文章

  1. ruby-on-rails - 使用一系列等级计算字母等级 - 2

    这里是Ruby新手。完成一些练习后碰壁了。练习:计算一系列成绩的字母等级创建一个方法get_grade来接受测试分数数组。数组中的每个分数应介于0和100之间,其中100是最大分数。计算平均分并将字母等级作为字符串返回,即“A”、“B”、“C”、“D”、“E”或“F”。我一直返回错误:avg.rb:1:syntaxerror,unexpectedtLBRACK,expecting')'defget_grade([100,90,80])^avg.rb:1:syntaxerror,unexpected')',expecting$end这是我目前所拥有的。我想坚持使用下面的方法或.join,

  2. 计算机毕业设计ssm+vue基本微信小程序的小学生兴趣延时班预约小程序 - 2

    项目介绍随着我国经济迅速发展,人们对手机的需求越来越大,各种手机软件也都在被广泛应用,但是对于手机进行数据信息管理,对于手机的各种软件也是备受用户的喜爱小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发被用户普遍使用,为方便用户能够可以随时进行小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发的数据信息管理,特开发了小程序的设计与开发的管理系统。小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发的开发利用现有的成熟技术参考,以源代码为模板,分析功能调整与小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发的实际需求相结合,讨论了小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发的使用。开发环境开发说明:前端使用微信微信小程序开发工具:后端使用ssm:VU

  3. ruby - 如何计算 Liquid 中的变量 +1 - 2

    我对如何计算通过{%assignvar=0%}赋值的变量加一完全感到困惑。这应该是最简单的任务。到目前为止,这是我尝试过的:{%assignamount=0%}{%forvariantinproduct.variants%}{%assignamount=amount+1%}{%endfor%}Amount:{{amount}}结果总是0。也许我忽略了一些明显的东西。也许有更好的方法。我想要存档的只是获取运行的迭代次数。 最佳答案 因为{{incrementamount}}将输出您的变量值并且不会影响{%assign%}定义的变量,我

  4. ruby - 使用 Ruby,计算 n x m 数组的每一列中有多少个 true 的简单方法是什么? - 2

    给定一个nxmbool数组:[[true,true,false],[false,true,true],[false,true,true]]有什么简单的方法可以返回“该列中有多少个true?”结果应该是[1,3,2] 最佳答案 使用转置得到一个数组,其中每个子数组代表一列,然后将每一列映射到其中的true数:arr.transpose.map{|subarr|subarr.count(true)}这是一个带有inject的版本,应该在1.8.6上运行,没有任何依赖:arr.transpose.map{|subarr|subarr.in

  5. arrays - 计算数组中的匹配元素 - 2

    给定两个大小相等的数组,如何找到不考虑位置的匹配元素的数量?例如:[0,0,5]和[0,5,5]将返回2的匹配项,因为有一个0和一个5共同;[1,0,0,3]和[0,0,1,4]将返回3的匹配项,因为0有两场,1有一场;[1,2,2,3]和[1,2,3,4]将返回3的匹配项。我尝试了很多想法,但它们都变得相当粗糙和令人费解。我猜想有一些不错的Ruby习惯用法,或者可能是一个正则表达式,可以很好地回答这个解决方案。 最佳答案 您可以使用count完成它:a.count{|e|index=b.index(e)andb.delete_at

  6. ruby-on-rails - 如何计算 Ruby/Rails 中 JSON 对象的数量 - 2

    Ruby中如何“一般地”计算以下格式(有根、无根)的JSON对象的数量?一般来说,我的意思是元素可能不同(例如“标题”被称为其他东西)。没有根:{[{"title":"Post1","body":"Hello!"},{"title":"Post2","body":"Goodbye!"}]}根包裹:{"posts":[{"title":"Post1","body":"Hello!"},{"title":"Post2","body":"Goodbye!"}]} 最佳答案 首先,withoutroot代码不是有效的json格式。它将没有包

  7. ruby - 如何计算自 Ruby 中给定日期以来的周数? - 2

    目标我正在尝试计算自给定日期以来周的距离,而无需跳过任何步骤。我更喜欢用普通的Ruby来做,但ActiveSupport无疑是一个可以接受的选择。我的代码我写了以下内容,这似乎可行,但对我来说似乎还有很长的路要走。require'date'DAYS_IN_WEEK=7.0defweeks_sincedate_stringdate=Date.parsedate_stringdays=Date.today-dateweeks=days/DAYS_IN_WEEKweeks.round2endweeks_since'2015-06-15'#=>32.57ActiveSupport的#weeks

  8. 最新版人脸识别小程序 图片识别 生成二维码签到 地图上选点进行位置签到 计算签到距离 课程会议活动打卡日常考勤 上课签到打卡考勤口令签到 - 2

    技术选型1,前端小程序原生MINA框架cssJavaScriptWxml2,管理后台云开发Cms内容管理系统web网页3,数据后台小程序云开发云函数云开发数据库(基于MongoDB)云存储4,人脸识别算法基于百度智能云实现人脸识别一,用户端效果图预览老规矩我们先来看效果图,如果效果图符合你的需求,就继续往下看,如果不符合你的需求,可以跳过。1-1,登录注册页可以看到登录页有注册入口,注册页如下我们的注册,需要管理员审核,审核通过后才可以正常登录使用小程序1-2,个人中心页登录成功以后,我们会进入个人中心页我们在个人中心页可以注册人脸,因为我们做人脸识别签到,需要先注册人脸才可以进行人脸比对,进

  9. ruby - 如何计算两个字符串共有的字符数? - 2

    如何计算两个字符串之间的字符交集?例如(假设我们有一个名为String.intersection的方法):"abc".intersection("ab")=2"hello".intersection("hallo")=4好的,男孩女孩们,感谢你们的大量反馈。更多示例:"aaa".intersection("a")=1"foo".intersection("bar")=0"abc".intersection("bc")=2"abc".intersection("ac")=2"abba".intersection("aa")=2一些补充说明:维基百科定义intersection如下:Int

  10. python - 如何计算文件中唯一字符的数量? - 2

    给定一个包含各种语言字符的UTF-8文件,我如何计算它包含的唯一字符的数量,同时排除选定数量的符号(例如:“!”、“@”、"#",".")从这个算起? 最佳答案 这是一个bash解决方案。:)bash$perl-CSD-ne'BEGIN{$s{$_}++forsplit//,q(!@#.)}$s{$_}++||$c++forsplit//;END{print"$c\n"}'*.utf8 关于python-如何计算文件中唯一字符的数量?,我们在StackOverflow上找到一个类似的问题

随机推荐