阈值同态加密在隐私计算中的应用：解读

合集 - 同态加密(37)

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20.阈值同态加密在隐私计算中的应用：解读2022-07-05

21.Lifted ElGamal 门限加密算法2022-06-0722.Tenseal库2022-05-1923.Packed Ciphertexts in LWE-based Homomorphic Encryption：解读2022-05-1724.一种高效的同态加密方案及其应用-解读2022-04-2525.Homomorphic Evaluation of the AES Circuit：解读2022-04-2426.SIMD编码2022-02-2327.SEAL库 - 安装和介绍2022-02-1528.HEAAN新版学习2022-02-1129.HEAAN库学习2022-02-1130.CKKS加密方案2022-02-0731.同态密码学原理及算法-笔记2023-05-1732.文章学习：基于AVX-512指令集的同态加密算法中大整数运算性能优化与突破2023-04-2233.全同态加密是否完美？2022-12-0634.半同态计算芯片2022-11-0135.并行同态加密算法及应用研究-20202022-09-2636.基于同态加密的生物认证研究-20152022-09-0737.论文笔记：全同态加密研究进展-白利芳等2023-12-27

收起

记录学习本论文的笔记。

摘要#

（1）单密钥同态加密
只有一个私钥，且不同公钥加密的密文无法相互计算。
（2）阈值同态加密（多密钥加密）
支持多个私钥，不同公钥加密的密文可以互相计算。

引言#

（1）大数据发展很好，结合机器学习更好服务社会，但存在一个问题：单个企业的数据无法支撑算法在自身业务场景的落地（自己的数据量不够，需要别人的），所以需要数据互联互通，数据共享。
（2）隐私计算可以解决，定义，作用，常见技术，本文主要介绍其中的同态加密技术，且重点分析单密钥的同态加密和阈值同态加密技术，以及后者在隐私计算中的应用优势。

单密钥同态加密#

定义#

总结：
（1）在单密钥同态加密中，能执行同态计算的密文，必须是相同密钥加密的。

问题#

这里，CA肯定会跳出来说，我是干啥的！

总结：
（1）不得不承认，单密钥同态加密确实在该方面存在不足！

阈值同态加密#

总结：
（1）这里不仅私钥是多个，公钥也可以是多个！

定义#

这里的计算密钥$evk$也是多个？$k$个私钥，$N$个公钥和计算密钥，阈值同态加密真NB！

当前阈值同态加密方案#

目前的方案大都是基于单密钥全同态加密算法改进的，加密模式大致相同，即支持多个私钥，不同公钥下的密文（在计算密钥下进行转换，密钥交换？）可以互相计算。

阈值：

• 不同私钥，不同公钥，不同计算密钥
• 解密时，自少需要$K\le N$个才能解密成功

【12】：Efficient RSA key generation and threshold paillier in the two-party setting-2019
【4】：Multiparty homomorphic encryption: from theory to practice-2020
【2】：Efficient multi-key homomorphic encryption with packed ciphertexts with application to oblivious neural network inference-2019
【11】：Multi-key homomorphic encryption from TFHE-2019

应用#

安全多方横向联邦建模#

论文：POSEIDON: privacy-preserving federated neural network learning-2020

具体流程：

总结：
（1）参数加密
（2）查询数据被查询者使用自己公钥加密，若要解密，需要所有参与者（查询者+节点）的私钥。

安全模型推理#

论文：Efficient multi-key homomorphic encryption with packed ciphertexts with application to oblivious neural network inference-2019

具体流程：


总结：
（1）服务器作为“中介”与租客和房东周旋，数据始终是密态，且私钥没有暴露。
（2）这里的公钥两份，私钥两份，且可以用自己的私钥解密，但需要聚合一起才能恢复明文，这点和需多个私钥联合解密有区别！

安全多方云计算#

Multi-key privacypreserving deep learning in cloud computing-2017

具体流程：

总结：
（1）不同公钥，不同私钥

其他#

（1）借助阈值同态加密技术提出MPC框架，并与现有的MPC方案对比

• Multiparty homomorphic encryption: from theory to practice-2020
• On-the-fly multiparty computation on the cloud via multikey fully homomorphic encryption-2012
• Multiparty computation with low communication， computation and interaction via threshold FHE-2012
• Multiparty computation from threshold homomorphic encryption-2001

（2）借助阈值同态加密提出一种联邦集成树模型
Privacy preserving vertical federated learning for tree-based models-2020

（3）基于阈值同态加密提出一种联邦学习方案
Privacy-preserving federated learning based on multi-key homomorphic encryption-2021

（4）借助阈值同态加密实现一个安全生物认证方案
THＲIVE: threshold homomorphic encryption based secure and privacy preserving bIometric VErification system-2014

总结#

总结：
（1）隐私数据保护目前很受重视。
（2）如何在隐私计算下，进行数据流通，共享，发挥最大价值目前很火，值得研究投入。
（3）文章内容：介绍了、指出了、并对。。进行了分析和研究。
（4）正式衔接了“Lifted ElGamal 门限加密算法”