4-2 百度數邦平臺的可信聯盟鏈.pdf

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1、百度數邦平臺的可信聯盟鏈李宇 高級研發工程師2022.05.21您公司的logo|01數邦平臺簡介數邦平臺簡介03數邦平臺聯盟鏈數邦平臺聯盟鏈技術路線技術路線02數邦平臺聯盟鏈數邦平臺聯盟鏈整體框架整體框架04數據隱私與安全數據隱私與安全思考思考目錄目錄CONTENT您公司的logo|數邦平臺簡介數邦平臺簡介01您公司的logo|背景背景您公司的logo|2018-062018-052021-082021-06歐盟歐盟 GDPRGDPR通用數據保護條例通用數據保護條例開始實施開始實施美國美國 CCPACCPA加州消費者隱私法案加州消費者隱私法案正式頒布正式頒布中國中國 DSLDSL中華民共和國

2、數據安全法中華民共和國數據安全法常委會通過常委會通過中國中國 PIPLPIPL中華民共和國個信息中華民共和國個信息保護法保護法正式施正式施百度數邦平臺（百度數邦平臺（FedCube）簡介）簡介您公司的logo|模塊層應用層同態加密數據層區塊鏈智能合約可解釋性模塊AutoDL4A鑒權資源隔離多租戶動態存儲百度數據聯邦平臺GPU運算時空類型數據離散型數據時序數據POI數據平臺層花銷模型日志審計數據審查隱私保護聯邦學習/計算To U 合作To G 合作To B 合作數邦平臺聯盟鏈數邦平臺聯盟鏈整體框架整體框架02您公司的logo|整體框架整體框架：基于區塊鏈的數據隱私知識共享機制：基于區塊鏈的數據隱

3、私知識共享機制|基于區塊鏈的隱私保護數據挖掘機制基于密碼學及安全協議的數據隱私安全基于區塊鏈共識機制的數據可靠性保證基于智能合約的多方聯合建模參數共享可插拔共識RaftPBFTKafkaPoFPoQ同態加密秘密共享PSI零知識證明多重簽名限密碼ACL容器化執Ledger DB合約安裝合約升級執驗證數邦平臺聯盟鏈數邦平臺聯盟鏈技術路線技術路線03您公司的logo|數邦聯盟鏈的技術路線概要數邦聯盟鏈的技術路線概要|1.聯盟鏈多方協同下身份隱私的集合交集安全計算2.聯盟鏈多方協同下縱向神經網絡安全訓練方法3.數邦平臺的聯盟鏈與可信執行環境在多個企業或者機構集合中尋找共有的交集結果，但不透露交集以為其

4、他用戶的信息。多個企業或者機構進行縱向聯合建模，但不泄漏每個樣本數據的特征值。在調用敏感信息和進行敏感操作時，保證程序的正確執行，同時保護敏感數據的安全。4.數邦平臺聯盟鏈的應用示例基本概念回顧：同態加密基本概念回顧：同態加密|同態加密-在密文上進行計算同態加密技術最早在1978年由Rivest等人提出。加法(Paillier)/乘法(ElGamal)同態。!(+)=(!(),!()!()=Multi(!(),!()全同態加密（FHE）密碼學“圣杯”Gentry.2009應用：領域廣泛，云計算、隱私保護等數邦平臺聯盟鏈的多方隱私集合求交方案數邦平臺聯盟鏈的多方隱私集合求交方案|一、基于Thre

5、shold Paillier和聯盟鏈的多方隱私集合求交方案1.聯盟區塊鏈節點構建由企業和機構通過搭建聯盟區塊鏈節點構建基礎信任關系。如企業A、B、C分別擁有聯盟區塊鏈節點1、2、3，機構D、E、F分別擁有節點4、5、6。A-F通過合作模式構建聯盟鏈，并設置可插拔共識算法保證數據一致性和正確性。賬本賬本賬本賬本賬本賬本節點1節點2節點3節點4節點5節點6數邦平臺聯盟鏈的多方隱私集合求交方案數邦平臺聯盟鏈的多方隱私集合求交方案|一、基于Threshold Paillier和聯盟鏈的多方隱私集合求交方案2.Threshold Paillier密鑰生成賬本賬本賬本賬本賬本賬本節點1節點2節點3節點4節

6、點5節點6=2+1=2+1=#=1+)%#&隨機#=,參與者=,pk=多方隱私求交任務發布后為各個參與方生成密鑰，以及共享公鑰。(=私鑰|一、基于Threshold Paillier和聯盟鏈的多方隱私集合求交方案3.隱私集合數據加密賬本賬本賬本賬本賬本賬本節點1節點2節點3節點4節點5節點6Paillier的基本加密算法Threshold-Paillier加密=&)*+!&其中 =!數邦平臺聯盟鏈的多方隱私集合求交方案數邦平臺聯盟鏈的多方隱私集合求交方案參與者將自己的私有數據集合進行加密。參與方通過調用智能合約將密文數據共享給多方求交任務的協同方。|一、基于Threshold Paillier

7、和聯盟鏈的多方隱私集合求交方案4.密文聚合賬本賬本賬本賬本賬本賬本節點1節點2節點3節點4節點5節點6=K-&.,!$&14&數邦平臺聯盟鏈的多方隱私集合求交方案數邦平臺聯盟鏈的多方隱私集合求交方案聚合者通過智能合約獲取共享在鏈上的其他參與方共享的密文。通過聚合操作將密文數據進行聚合。|一、基于Threshold Paillier和聯盟鏈的多方隱私集合求交方案5.隱私集合解密賬本賬本賬本賬本賬本賬本節點1節點2節點3節點4節點5節點6/0!=1/0!/0!#&數邦平臺聯盟鏈的多方隱私集合求交方案數邦平臺聯盟鏈的多方隱私集合求交方案聚合者將密文解密后通過智能合約將隱私集合交集結果發布到區塊鏈上。

8、各個參與方通過獲得的隱私交集集合將交集用戶數據通過雙向SSL方式共享給任務的協同方。其中，需要包括共享數據的大小，共享數據的條目，共享數據的hash，以及共享成功的時間戳等過程信息。|賬本賬本賬本賬本賬本賬本節點1節點2節點3節點4節點5節點6數邦平臺聯盟鏈的多方隱私集合求交方案數邦平臺聯盟鏈的多方隱私集合求交方案一、基于Threshold Paillier和聯盟鏈的多方隱私集合求交方案6.多方隱私集合求交流程圖|賬本賬本賬本賬本賬本賬本節點1節點2節點3節點4節點5節點6數邦平臺聯盟鏈的多方縱向聯合建模方案數邦平臺聯盟鏈的多方縱向聯合建模方案二、基于ElGamal及其變形的縱向聯合建模方案1

9、.ElGamal加密算法2.ElGamal同態加密性密鑰生成：G為素序數q和生成器g的循環群，公鑰為(G,q,g,h).其中，=!.X ,X為私鑰，私鑰生成后分發給聯合建模參與方。加密：r .解密：參與方擁有(m1,m2,m3)m1+m2+m3E(m1,r)E(m2,r)E(m3,r)|賬本賬本賬本賬本賬本賬本節點1節點2節點3節點4節點5節點6數邦平臺聯盟鏈的多方縱向聯合建模方案數邦平臺聯盟鏈的多方縱向聯合建模方案二、基于ElGamal及其變形的縱向聯合建模方案3.ElGamal算法的probabilistic特性4.ElGamal同態加密密文共享ElGamal算法的加密操作需要一個隨機數作

10、為輸入。區塊鏈節點1（任務發起者）將選取隨機數r同時將數據加密上鏈。1-6按照順序依次進行密文的同態加法計算并利用智能合約記錄操作順序和結果。|數邦平臺聯盟鏈的多方縱向聯合建模方案數邦平臺聯盟鏈的多方縱向聯合建模方案二、基于ElGamal及其變形的縱向聯合建模方案5.神經網絡結構6.神經網絡的訓練方法輸入層、隱含層、輸出層正向傳播輸入數據乘以單元/節點之間的每個連接權重，然后將所有乘積相加進入激活函數。反向傳播通過對網絡中所有權重計算損失函數的梯度，將梯度反饋給最優化方法，用來更新權值以最小化損失函數。損失函數|賬本賬本賬本賬本賬本賬本節點1節點2節點3節點4節點5節點6數邦平臺聯盟鏈的多方縱

11、向聯合建模方案數邦平臺聯盟鏈的多方縱向聯合建模方案二、基于ElGamal及其變形的縱向聯合建模方案7.sigmoid函數的線性近似求解1 Efficient implementation of piecewise linear activation function for digital VLSI neural networks|數邦平臺聯盟鏈的多方縱向聯合建模方案數邦平臺聯盟鏈的多方縱向聯合建模方案二、基于ElGamal及其變形的縱向聯合建模方案8.神經網絡正向傳播安全計算過程隱含層：23+2&+24=(52565)輸出層：3+&+4=2723+272&+27249.神經網絡反向傳播的安全

12、計算過程輸出層權重：通過random share方法設計多方安全乘法計算，并且安全的計算出梯度值，進一步更新權重。隱含層權重：同樣的，通過random share方法設計多方安全乘法計算，可以將梯度值進行計算，并更新隱含層權重。|賬本賬本賬本賬本賬本賬本節點1節點2節點3節點4節點5節點6數邦平臺聯盟鏈的多方縱向聯合建模方案數邦平臺聯盟鏈的多方縱向聯合建模方案二、基于ElGamal及其變形的縱向聯合建模方案10.安全性分析可以證明在Semi-honest模型下的安全性。Semi-honest是指參與方遵守協議，但是會嘗試去分析獲得的數據。由于計算過程都是在密文上進行，所以可以抵抗鏈上成員獲取數

13、據后進行分析。11.區塊鏈多方共識的分布式安全存儲區塊鏈的多方共識為分布式安全存儲提供了可追溯、防篡改特性。在多方共識的基礎上，通過可信計算/監管可以保障數據的質量以及執行的正確性。數邦平臺聯盟鏈可信執行環境數邦平臺聯盟鏈可信執行環境您公司的logo|Baidu MesaTEESGX/TPMTrusted&Secure environmentSGX Attestation智能合約/節點加密存儲客戶端區塊區塊區塊三、數邦平臺聯盟鏈成員網絡與可信執行環境數邦平臺聯盟鏈的應用場景數邦平臺聯盟鏈的應用場景|四、數邦平臺聯盟鏈的應用場景示例科學數據機構A科學數據機構B科學數據中心C行業數據機構E行業數據機構F其他機構G數邦平臺聯盟鏈API上鏈備案上鏈備案查詢任務查詢任務備案信息備案信息數據數據/模型共享模型共享數據隱私處理數據隱私處理行業數據機構D企業政務部門科研人員區塊鏈公有云平臺區塊鏈私有化部署聯盟鏈成員網絡04您公司的logo|數據隱私與安全數據隱私與安全思考思考數邦平臺可信聯盟鏈技術總結數邦平臺可信聯盟鏈技術總結您公司的logo|思考為什么要關注隱私和安全問題？-長期主義-非常感謝您的觀看您公司的logo|