CN114844635A - 一种对数据安全地进行Shuffle的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对数据安全地进行Shuffle的方法，应用于SecureNN三方协议，包括S1：设定SecureNN三方协议的三方分别为P0、P1、P2；S2：使P2产生Shuffle的形式，使P0和P1将各自拥有的数据分片进行同态加密；S3：P0和P1将同态加密后的数据分别发送给P2，P2根据Shuffle的形式对数据进行处理，将处理后的数据重新发送回给P0和P1。本发明利用了同态加密，来实现数据的Shuffle，保证数据分片拥有方P0和P1都不知道Shuffle的形式，为SecureNN扩展了Permutation的功能，使其能够对数据进行安全的重排列，使协议能适应更广泛的应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及计算机软件领域，尤其涉及的是一种拓展SecureNN协议让其对数据安全地进行Shuffle的方法。
背景技术
全多方计算(Multi-Party Computation,简称MPC)主要解决多个参与方在不互相透露各自输入的前提下，如何成功完成计算的问题。
MPC目前的应用前景越来越广泛，企业、政府、学术机构和个人间的协同业务需求日趋强烈。一个典型的场景是，人工智能迅猛发展的历程中，数据隐私的需求愈加强烈。AI训练所需的数据，在很多商业场景里由于隐私合规性的原因无法获得，导致无法完成训练或者训练效果很差。隐私AI(Privacy AI)正试图利用MPC来解决AI计算中的隐私保护问题，即如何在AI训练涉及的数据方不直接暴露明文数据的前提下，完成协同训练和协同预测。
SecureNN是安全多方计算领域比较通用的协议，基于SecureNN，可以实现很多机器学习的算法，比如全连接神经网络的预测。但是，SecureNN还是缺少一些基本的功能，使其不够通用。比如想要实现数据的Shuffle，SecureNN便无法办到。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种在SecureNN秘密分享下，进行拓展，使其能对数据进行Shuffle的对数据安全地进行Shuffle的方法。
本发明的技术方案如下：一种对数据安全地进行Shuffle的方法，应用于SecureNN三方协议，包括如下步骤：步骤S1：设定SecureNN三方协议的三方分别为P0、P1、P2；对于数据x，其秘密分享的方式为：P0拥有数据分片x0，P1拥有数据分片x1，且满足x0+x1＝x；P2作为辅助方，不直接拥有数据分片；步骤S2：使P2产生Shuffle的形式，并且，使P0和P1将各自拥有的数据分片x0和x1进行同态加密；步骤S3：P0和P1将同态加密后的数据分别发送给P2，P2根据Shuffle的形式对数据进行Shuffle处理，并将Shuffle处理后的数据重新发送回给P0和P1进行秘密分享。
应用于上述技术方案，所述的对数据安全地进行Shuffle的方法中，步骤S2中，P0和P1通过PRF算法产生同态加密的密钥，使P0和P1拥有相同的同态机密密钥。
应用于上述各个技术方案，所述的对数据安全地进行Shuffle的方法中，步骤S2中，P0，P1分别对自己拥有的数据分片进行加法的同态加密，并且，同态加密后P0拥有
P1拥有
应用于上述各个技术方案，所述的对数据安全地进行Shuffle的方法中，步骤S2中，还设定P0拥有
P1拥有
P2拥有
且满足
其中，
为任意向量值。
应用于上述各个技术方案，所述的对数据安全地进行Shuffle的方法中，步骤S3中，P2接收到P0和P1发送的数据后，进行如下操作：
然后根据Shuffle的形式，对密文数据
进行重排列,记结果为
P2计算
将计算结果
发送给P0和P1。
应用于上述各个技术方案，所述的对数据安全地进行Shuffle的方法中，步骤S3中，P0计算
并对
进行同态解密；P1计算
并对
进行同态解密，其中，
本发明的有益效果为：
本发明通过在SecureNN秘密分享下，进行拓展，使其能对数据进行Shuffle的协议；并且，利用了同态加密，来实现数据的Shuffle，保证数据分片拥有方P0和P1都不知道Shuffle的形式，为SecureNN扩展了Permutation的功能，使其能够对数据进行安全的重排列，使协议能适应更广泛的应用场景。
具体实施方式
以下具体实施例，对本发明进行详细说明。
本实施例提供了一种拓展SecureNN协议让其对数据安全地进行Shuffle的方法；其中，Shuffle，就是基于某一给定的顺序，对数据进行重排列。举个例子：数组A＝[1,2,3,4,5],对数组进行重排列后：A＝[3,1,2,4,5],当然也可能产生其他的结果。简单的说，重排列就是对数据的元素按照一种指定的方式调换位置。对数据进行重排列，在树模型相关的机器学习算法中经常用到，比如xgboost，catboost等。
对于数据x，本文的秘密分享方式如下:若x＝x1+x2,则x1和x2是x的秘密分享。当有两个参与方，一方拥有数据x1，另一方拥有数据x2，则这两个参与方就算各自拥有数据x的数据分片了。
SecureNN是一个三方的协议，三方分别为：P0，P1，P2。对于数据x，其秘密分享的方式如下：P0拥有x0，P1拥有x1，且满足x0+x1＝x。P2作为辅助方，不直接拥有数据的分片，但是会在计算过程中，提供P0和P1计算所需要的随机数。
基于以上，本实施例提供的对数据安全地进行Shuffle的方法具体如下：由于P2是一个辅助方，不直接拥有数据的分片，因此可以利用这个优势，让P2产生Shuffle的形式，Shuffle的形式即对数据进行怎样的重新排列，然后让P0和P1将各自拥有的数据分片先进行同态加密(满足加法同态即可)后，发送给P2，在P2处进行Shuffle，再重新秘密分享给P0和P1。
具体步骤：
1)P2产生shuffle的形式，且P0和P1都不知道permutation的具体形式。
2)P0，P1,P2以某种方式，P0拥有
P1拥有
P2拥有
且满足
3)P0和P1通过PRF算法产生同态加密的密钥，即P0和P1拥有相同的同态机密密钥。
4)P0，P1分别对自己拥有的分片数据进行加法的同态加密，P0:
P1:
然后发送给P2。
5)P2接收P0和P1发送的数据，进行如下操作：
然后依Shuffle的形式，对密文数据
进行重排列,记结果为
6)P2计算
将计算结果
发送给P0和P1。
7)P0计算
并对
进行同态解密。P1计算
并对
进行同态解密。
说明：
P1对数据进行同态解密，即可得到正确结果。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种对数据安全地进行Shuffle的方法，应用于SecureNN三方协议，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：设定SecureNN三方协议的三方分别为P0、P1、P2；对于数据x，其秘密分享的方式为：P0拥有数据分片x0，P1拥有数据分片x1，且满足x0+x1＝x；P2作为辅助方，不直接拥有数据分片；
步骤S2：使P2产生Shuffle的形式，并且，使P0和P1将各自拥有的数据分片x0和x1进行同态加密；
步骤S3：P0和P1将同态加密后的数据分别发送给P2，P2根据Shuffle的形式对数据进行Shuffle处理，并将Shuffle处理后的数据重新发送回给P0和P1进行秘密分享。
2.根据权利要求1所述的对数据安全地进行Shuffle的方法，其特征在于：步骤S2中，P0和P1通过PRF算法产生同态加密的密钥，使P0和P1拥有相同的同态机密密钥。
3.根据权利要求2所述的对数据安全地进行Shuffle的方法，其特征在于：步骤S2中，P0，P1分别对自己拥有的数据分片进行加法的同态加密，并且，同态加密后P0拥有
P1拥有
4.根据权利要求3所述的对数据安全地进行Shuffle的方法，其特征在于：步骤S2中，还设定P0拥有
P1拥有
P2拥有
且满足
其中，
为任意向量值。
5.根据权利要求4所述的对数据安全地进行Shuffle的方法，其特征在于：步骤S3中，P2接收到P0和P1发送的数据后，进行如下操作：
然后根据Shuffle的形式，对密文数据
进行重排列，记结果为
P2计算
将计算结果
发送给P0和P1。
6.根据权利要求5所述的对数据安全地进行Shuffle的方法，其特征在于：步骤S3中，P0计算
并对
进行同态解密；P1计算
并对
进行同态解密，其中，
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202210509549.8A CN114844635A (zh) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | 一种对数据安全地进行Shuffle的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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|---|---|
| CN114844635A true CN114844635A (zh) | 2022-08-02 |
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| CN (1) | CN114844635A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115982785A (zh) * | 2023-03-17 | 2023-04-18 | 北京富算科技有限公司 | 多方安全的数据重排方法、装置、电子设备及存储介质 |
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2022
- 2022-05-11 CN CN202210509549.8A patent/CN114844635A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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