本發(fā)明涉及區(qū)塊鏈安全，特別是涉及一種基于空間降維的安全兩方向量位乘方法及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為推動創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)增長的重要資源，隱私計(jì)算是一種確保數(shù)據(jù)隱私和安全的計(jì)算方法，目的是在多方協(xié)作處理數(shù)據(jù)時保護(hù)個人信息的機(jī)密性?，F(xiàn)有隱私計(jì)算技術(shù)(ppct，privacy-preserving?computing?technology)采用同態(tài)加密、差分隱私、秘密共享等技術(shù)，通過降低計(jì)算效率、計(jì)算精度及增大通信開銷的方式，打破了固有的數(shù)據(jù)孤島模式并驅(qū)動多方數(shù)據(jù)的流通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)要素背后價值的挖掘。

2、而在ai大模型場景的訓(xùn)練和推斷過程中，激活函數(shù)sigmoid、輸出層softmax以及反向傳播過程中梯度參數(shù)鏈?zhǔn)絺鞑o不涉及到向量的位乘運(yùn)算，其存在極大提高了隱私計(jì)算的并行化。因此在滿足隱私需求的前提下，實(shí)現(xiàn)兩方乃至多方向量的位乘計(jì)算具有重要的研究意義，下面對國內(nèi)外現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)闡述：

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，由zahur和evans提出的obliv-c框架以及由demmler、schneider等人提出的aby框架都采用了混淆電路技術(shù)，該技術(shù)通過將數(shù)學(xué)運(yùn)算(加法和乘法)轉(zhuǎn)化為布爾電路，并結(jié)合安全洗牌和不經(jīng)意傳輸(oblivious?transfer)等加密技術(shù)保護(hù)各自輸入對應(yīng)的電路輸出。

4、由keller提出的mp-spdz框架以及由knott、venkataraman等人提供的crypten框架使用了秘密共享技術(shù)的思路來隱藏秘密值，他們將每個秘密值隨機(jī)拆分為多個切片通過各個參與方交互，在需要時使用閾值門限數(shù)量的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重建組合，能夠?qū)崿F(xiàn)隱私向量位乘問題。

5、lin、zhao等人通過結(jié)合elgamal同態(tài)加密方案與paillier原語提出一種soci框架，能夠?qū)⒋?jì)算隱私向量在本地加密后參與計(jì)算，最終通過私鑰解密得到與明文計(jì)算相同的答案，能夠?qū)崿F(xiàn)隱私向量位乘問題。

6、然而上述技術(shù)方案存在以下優(yōu)缺點(diǎn)：

7、obliv-c和aby框架都擁有基于混淆電路的通用安全兩方計(jì)算解決方案，混淆電路技術(shù)能支持安全兩方向量位乘，但是該類方案由于要求構(gòu)造大量的電路，導(dǎo)致計(jì)算和空間復(fù)雜度高，計(jì)算效率低。同時該技術(shù)本質(zhì)上是針對布爾運(yùn)算的，在浮點(diǎn)數(shù)的處理上存在精度問題，實(shí)用性不夠。

8、mp-spdz和crypten框架基于秘密共享的思想，將數(shù)值分成若干份額進(jìn)行共享來隱藏兩方數(shù)值的真實(shí)值，可以確保只有當(dāng)足夠多的參與方聯(lián)合起來時，才能重構(gòu)秘密值。然而此類方案涉及到多方之間進(jìn)行大量的消息交換，會導(dǎo)致通信效率低下的問題。

9、lin、zhao等人結(jié)合paillier原語提出一種soci框架，采用公鑰加密并對密文進(jìn)行計(jì)算然后使用私鑰解密結(jié)果，雖然保證了計(jì)算結(jié)果的安全性，但是由于自身的密文計(jì)算復(fù)雜性和其依賴于第三方云平臺進(jìn)行計(jì)算的特性，存在計(jì)算存儲和通信開銷成本較大的問題，以及一旦第三方云平臺受到攻擊可能帶來數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險。

10、因此，如何設(shè)計(jì)一種能夠提高實(shí)用性，提高通信效率，同時兼顧了更高的計(jì)算精度與更低的計(jì)算成本要求，且不易導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露的安全兩方向量位乘方法及相關(guān)裝置，成為本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于空間降維的安全兩方向量位乘方法及相關(guān)裝置，可實(shí)現(xiàn)高效、安全、可靠的隱私數(shù)值計(jì)算，能夠提高實(shí)用性，提高通信效率，同時兼顧了更高的計(jì)算精度與更低的計(jì)算成本要求，且不易導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于空間降維的安全兩方向量位乘方法，所述基于空間降維的安全兩方向量位乘方法包括：

4、獲取第一參與方的私有向量和第二參與方的私有向量。

5、對所述第一參與方的私有向量和所述第二參與方的私有向量進(jìn)行預(yù)處理，得到第一參與方私有矩陣和第二參與方私有矩陣。

6、基于安全兩方矩陣乘法計(jì)算協(xié)議(s2pm，secure?two-party?matrixmultiplication)，將所述第一參與方私有矩陣和所述第二參與方私有矩陣進(jìn)行安全兩方矩陣乘法計(jì)算，得到第一參與方私有輸出矩陣和第二參與方私有輸出矩陣；所述安全兩方矩陣乘法計(jì)算協(xié)議為基于安全數(shù)據(jù)混淆技術(shù)(sddt，secure?data?disguisingtechnology)設(shè)計(jì)的協(xié)議；所述安全數(shù)據(jù)混淆技術(shù)為通過將任意的多目運(yùn)算拆解為一個新的多目加法用于混淆計(jì)算中間值結(jié)果的技術(shù)；所述第一參與方私有輸出矩陣與所述第二參與方私有輸出矩陣的和為第一參與方私有矩陣與第二參與方私有矩陣的乘積結(jié)果。

7、分別對所述第一參與方私有輸出矩陣和所述第二參與方私有輸出矩陣進(jìn)行降維轉(zhuǎn)換處理，得到第一降維私有向量和第二降維私有向量。

8、將所述第一降維私有向量和所述第二降維私有向量進(jìn)行匯總，得到安全兩方向量位乘結(jié)果。

9、第二方面，本發(fā)明提供了一種基于空間降維的安全兩方向量位乘裝置，所述基于空間降維的安全兩方向量位乘裝置包括：

10、私有向量獲取模塊，用于獲取第一參與方的私有向量和第二參與方的私有向量。

11、預(yù)處理模塊，用于對所述第一參與方的私有向量和所述第二參與方的私有向量進(jìn)行預(yù)處理，得到第一參與方私有矩陣和第二參與方私有矩陣。

12、安全兩方矩陣乘法計(jì)算模塊，用于基于安全兩方矩陣乘法計(jì)算協(xié)議，將所述第一參與方私有矩陣和所述第二參與方私有矩陣進(jìn)行安全兩方矩陣乘法計(jì)算，得到第一參與方私有輸出矩陣和第二參與方私有輸出矩陣；所述安全兩方矩陣乘法計(jì)算協(xié)議為基于安全數(shù)據(jù)混淆技術(shù)設(shè)計(jì)的協(xié)議；所述安全數(shù)據(jù)混淆技術(shù)為通過將任意的多目運(yùn)算拆解為一個新的多目加法用于混淆計(jì)算中間值結(jié)果的技術(shù)；所述第一參與方私有輸出矩陣與所述第二參與方私有輸出矩陣的和為第一參與方私有矩陣與第二參與方私有矩陣的乘積結(jié)果。

13、降維轉(zhuǎn)換處理模塊，用于分別對所述第一參與方私有輸出矩陣和所述第二參與方私有輸出矩陣進(jìn)行降維轉(zhuǎn)換處理，得到第一降維私有向量和第二降維私有向量。

14、匯總模塊，用于將所述第一降維私有向量和所述第二降維私有向量進(jìn)行匯總，得到安全兩方向量位乘結(jié)果。

15、第三方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的基于空間降維的安全兩方向量位乘方法。

16、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的基于空間降維的安全兩方向量位乘方法。

17、第五方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的基于空間降維的安全兩方向量位乘方法。

18、根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

19、本發(fā)明提供了一種基于空間降維的安全兩方向量位乘方法及相關(guān)裝置，首先，獲取第一參與方的私有向量和第二參與方的私有向量；對所述第一參與方的私有向量和所述第二參與方的私有向量進(jìn)行預(yù)處理，得到第一參與方私有矩陣和第二參與方私有矩陣；其次，基于安全兩方矩陣乘法計(jì)算協(xié)議，將所述第一參與方私有矩陣和所述第二參與方私有矩陣進(jìn)行安全兩方矩陣乘法計(jì)算，得到第一參與方私有輸出矩陣和第二參與方私有輸出矩陣；然后，分別對所述第一參與方私有輸出矩陣和所述第二參與方私有輸出矩陣進(jìn)行降維轉(zhuǎn)換處理，得到第一降維私有向量和第二降維私有向量；最后，將所述第一降維私有向量和所述第二降維私有向量進(jìn)行匯總，得到安全兩方向量位乘結(jié)果。本發(fā)明基于安全數(shù)據(jù)混淆技術(shù)設(shè)計(jì)了安全兩方矩陣乘法計(jì)算協(xié)議，該協(xié)議無需引入任何秘鑰且由于其自身基于實(shí)數(shù)域混淆加密數(shù)據(jù)的特性，保證了“一次一密”安全性的同時也兼顧了更高的計(jì)算精度與更低的計(jì)算成本要求；同時，本發(fā)明通過降維轉(zhuǎn)換處理，解決了秘密共享技術(shù)需要大量信息交換產(chǎn)生的通信效率低下的問題；另外，本發(fā)明不需要依賴第三方云平臺，能夠解決同態(tài)加密技術(shù)存在第三方云平臺遭受攻擊導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險。