[發(fā)明專利]基于區(qū)塊鏈激勵機制下可審計的隱私保護深度學習平臺建設方法

有效

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• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109685501B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 翁健;程天陽;翁嘉思;張繼連;李明;羅偉其
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G06Q20/38
• 分類號: G06Q20/38;G06Q40/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

本發(fā)明公開了一種基于區(qū)塊鏈激勵機制下可審計的隱私保護深度學習平臺建設方法，解決了深度學習模型訓練中的參數(shù)缺乏的問題，使得多個相似模型的訓練者可以在保護隱私同時可審計共享參數(shù)正確性的情況下合作進行深度學習模型的訓練。該發(fā)明取得的技術效果如下：首先，模型訓練者使用的加密方法保證了參數(shù)的隱私性，且解密更新后參數(shù)的過程需要所有參與者協(xié)同，從而更進一步降低參數(shù)泄露的可能性；其次，加密后的參數(shù)以狀態(tài)的形式存放于區(qū)塊鏈中，只有參與者及授權的礦工才能訪問；第三，基于區(qū)塊鏈的激勵機制的存在，保證了參數(shù)的有效性；參與者在提交參數(shù)時需要繳納抵押金，如果參數(shù)無效，則抵押金會被沒收，從而保證了共享參數(shù)的可審計性。

技術領域

本發(fā)明涉及網絡空間安全技術領域，具體涉及一種基于區(qū)塊鏈激勵機制下可審計的隱私保護深度學習平臺建設方法。

背景技術

(一)深度學習

深度學習是機器學習的分支，是一種實現(xiàn)機器學習的技術，而機器學習最基本的做法，是使用算法來解析數(shù)據(jù)、從中學習，然后對真實世界中的事件做出決策和預測，而學習的方法則是是用大量的數(shù)據(jù)來“訓練”，通過各種算法從數(shù)據(jù)中學習如何完成任務。

而深度學習的訓練，實際上就是訓練神經網絡。神經網絡其實就是按照一定規(guī)則連接起來的多個神經元，神經元按照層來布局。最左邊的層叫做輸入層，負責接收輸入數(shù)據(jù)；最右邊的層叫輸出層，可以從這層獲取神經網絡輸出數(shù)據(jù)。輸入層和輸出層之間的層叫做隱藏層，因為它們對于外部來說是不可見的。其中兩個神經元的連接都有一個權值，這個權值是訓練模型的參數(shù)，也就是模型需要學習的內容，而神經網絡的一種訓練算法就是反向傳播算法。

反向傳播算法主要由兩個階段組成：激勵傳播與權重更新。在第一階段中又分為兩步：將訓練輸入送入網絡以獲得激勵響應以及將激勵響應同訓練輸入對應的目標輸出求差，從而獲得隱藏層和輸出層的響應誤差。得到了相應誤差之后就可以進行權重的更新了，具體步驟是：將輸入激勵和響應誤差相乘，從而獲得權重的梯度之后再將這個梯度乘上一個比例并取反后加到權重上。經過這兩個階段的反復循環(huán)迭代，如果網絡對輸入的響應達到滿意的預定的目標范圍，那么訓練就可以算作結束了。

(二)區(qū)塊鏈

作為比特幣的核心技術，區(qū)塊鏈是一個去中心化的賬本，記賬不由中心機構來完成。在傳統(tǒng)的情況下，記賬是由銀行來完成的，銀行在記賬的同時也確保了賬目的安全性以及有效性。但中心化也有一些顯而易見的弱點：一旦這個中心出現(xiàn)問題，如被篡改、被損壞，整個系統(tǒng)就會面臨危機乃至崩潰。區(qū)塊鏈的出現(xiàn)，就是為了克服中心化賬本的弱點，然而如何使賬目一致或者說是讓區(qū)塊鏈中的各個節(jié)點也就是計算機達成共識是一個需要解決的核心問題。

一致性問題：比特幣區(qū)塊鏈通過競爭記賬的方式解決了去中心化的記賬系統(tǒng)的一致性問題。所謂的競爭記賬，就是以每個節(jié)點的計算能力即“算力”來競爭記賬權的一種機制。在比特幣系統(tǒng)中，大約每十分鐘進行一輪算力競賽，競賽的勝利者，就獲得一次記賬的權力，而這個記賬的權利在區(qū)塊鏈中就是生成一個新的區(qū)塊，這樣，一定時間內，只有競爭的勝利者才能記賬并向其他節(jié)點同步新增賬本信息。在比特幣系統(tǒng)中，這種算力的競爭也就是工作量證明的機制的本質，它用來讓所有節(jié)點達成共識；而在其他的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，還有多種其他達成共識的方法，比如權益證明，委任權益證明以及實用拜占庭容錯等其他算法。

激勵：算力競爭是要付出成本的，沒有激勵，節(jié)點就沒有進行競爭的動力。在中本聰?shù)脑O計里，每輪競爭勝出并完成記賬的節(jié)點，將可以獲得系統(tǒng)給予的一定數(shù)量的比特幣獎勵。這種算計過程的計算就被稱作挖礦，而進行運算的計算機就是礦工了。

交易不可篡改性：在比特幣系統(tǒng)中，賬目是通過交易來表示的。和傳統(tǒng)的模型不同，區(qū)塊鏈上沒有刪除的操作，一旦交易被所有節(jié)點認可提交到了區(qū)塊鏈上，那么所有節(jié)點就擁有了相應區(qū)塊的一個備份，如果想要篡改，就必須同時修改所有節(jié)點所擁有的數(shù)據(jù)，而這是顯然不可能完成的，因而區(qū)塊鏈上的交易具有不可篡改性。

(三)同態(tài)加密