[發(fā)明專利]面向聯(lián)邦學(xué)習(xí)的去中心化函數(shù)加密隱私保護(hù)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111134122.6
• 申請(qǐng)日: 2021-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113836556B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮紀(jì)元;殷麗華;孫哲;操志強(qiáng);胡宇;李超;李然;李丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F21/60
• 分類號(hào): G06F21/60;G06F21/62;G06F21/64
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 許羽冬;郭浩輝

1.一種面向聯(lián)邦學(xué)習(xí)的去中心化函數(shù)加密隱私保護(hù)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

獲取服務(wù)器發(fā)送的初始模型、公共數(shù)據(jù)集、加密標(biāo)簽、加密素?cái)?shù)、加密權(quán)重和權(quán)重向量參數(shù)；所述初始模型由所述服務(wù)器根據(jù)所述公共數(shù)據(jù)集訓(xùn)練得到；

根據(jù)本地?cái)?shù)據(jù)集對(duì)所述初始模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到本地模型，并根據(jù)所述公共數(shù)據(jù)集對(duì)所述本地模型進(jìn)行測(cè)試，得到對(duì)應(yīng)的模型準(zhǔn)確率；

根據(jù)所述加密素?cái)?shù)、加密權(quán)重和權(quán)重向量參數(shù)，生成加密私鑰和部分解密密鑰，并根據(jù)所述加密私鑰和加密標(biāo)簽對(duì)所述本地模型進(jìn)行函數(shù)加密，得到加密模型；

將所述加密模型、部分解密密鑰和模型準(zhǔn)確率發(fā)送給所述服務(wù)器，以使所述服務(wù)器根據(jù)所述部分解密密鑰、加密標(biāo)簽、加密權(quán)重和模型準(zhǔn)確率，對(duì)所述加密模型進(jìn)行解密聚合，得到全局模型；

其中，所述根據(jù)所述加密素?cái)?shù)、加密權(quán)重和權(quán)重向量參數(shù)，生成加密私鑰和部分解密密鑰的步驟包括：

根據(jù)所述加密素?cái)?shù)，生成的密鑰參數(shù)，并將所述密鑰參數(shù)作為所述加密私鑰；所述密鑰參數(shù)表示為：

式中，p和分別表示加密素?cái)?shù)和對(duì)應(yīng)的有限域；表示第i個(gè)客戶端的密鑰參數(shù)，且為2維向量；

根據(jù)所述加密素?cái)?shù)，生成解密參數(shù)，并根據(jù)所述解密參數(shù)、密鑰參數(shù)、加密權(quán)重和權(quán)重向量參數(shù)，生成所述部分解密密鑰；所述部分解密密鑰表示為：

式中，

其中，和y_i分別表示第i個(gè)客戶端的部分解密密鑰和加密權(quán)重；T_i表示第i個(gè)客戶端生成的解密參數(shù)，且∑_i∈[n]T_i＝0，n為參與訓(xùn)練客戶端的總數(shù)；表示哈希函數(shù)；表示與雙線性對(duì)有關(guān)的p階乘法循環(huán)群，且表示由乘法循環(huán)群構(gòu)成的2維向量；和分別表示所有客戶端加密權(quán)重組成的權(quán)重向量和對(duì)應(yīng)的權(quán)重向量參數(shù)；

所述根據(jù)所述加密素?cái)?shù)，生成解密參數(shù)的步驟包括：

初始化一個(gè)參數(shù)矩陣；所述參數(shù)矩陣為所有元素均為零的矩陣；

根據(jù)所述加密素?cái)?shù)，分別與其他客戶端協(xié)商確定一個(gè)對(duì)應(yīng)的隨機(jī)矩陣；所述隨機(jī)矩陣表示為：

其中，T_ij表示第i個(gè)客戶端和第j個(gè)客戶端協(xié)商確定的隨機(jī)矩陣；表示由有限域構(gòu)成的2×2矩陣；

根據(jù)所述參數(shù)矩陣和隨機(jī)矩陣，生成所述解密參數(shù)；所述解密參數(shù)表示為：

T_i＝T₀+Σ_j∈n,i＜jT_ij-Σ_j∈n,j＜iT_ij

其中，T_i表示第i個(gè)客戶端對(duì)應(yīng)的解密參數(shù)；T₀表示客戶端的參數(shù)矩陣。

2.如權(quán)利要求1所述的去中心化函數(shù)加密隱私保護(hù)方法，其特征在于，所述根據(jù)本地?cái)?shù)據(jù)集對(duì)所述初始模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到本地模型的步驟包括：

根據(jù)所述本地模型的分布特征和隱私保護(hù)需求，設(shè)置隱私預(yù)算和噪聲參數(shù)；

根據(jù)所述隱私預(yù)算和噪聲參數(shù)，執(zhí)行本地化差分隱私對(duì)所述本地模型添加噪聲。

3.如權(quán)利要求1所述的去中心化函數(shù)加密隱私保護(hù)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述加密私鑰和加密標(biāo)簽對(duì)所述本地模型進(jìn)行函數(shù)加密，得到加密模型的步驟包括：

根據(jù)所述加密私鑰和加密標(biāo)簽，采用下述加密算法對(duì)所述本地模型進(jìn)行函數(shù)加密，得到所述加密模型：

式中，

其中，x_i和[c_i]₁分別表示第i個(gè)客戶端本地模型和加密模型；表示第i個(gè)客戶端的密鑰參數(shù)；l表示加密標(biāo)簽；表示與雙線性對(duì)有關(guān)的階數(shù)為加密素?cái)?shù)的乘法循環(huán)群，且表示由乘法循環(huán)群構(gòu)成的2維向量；表示哈希函數(shù)。