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专利号: 2018109752933
申请人: 曲阜师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种非交互式的保护隐私神经网络预测方法,其特征是,步骤如下:首先,神经网络模型的拥有者SNN将神经网络模型NN分解为两个子模型NN0,NN1,满足NN=NN0+NN1,网络模型中的权重矩阵以及偏置矩阵满足以下关系:W=W0+W1,B=B0+B1,然后,SNN分别将NN0,NN1发送给云服务器S0、云服务器S1,B0,B1是利用加法分享拆分得出的两个偏置矩阵,W0,W1是利用加法分享拆分得出的两个权重矩阵,W={w1,…}是神经网络每一层的权重参数矩阵,B={b1,…}是神经网络每一层的偏置矩阵;

·在询问阶段,由用户将加密后的输入数据Enc(x)发送给两个云服务器S0、S1,同时,用户将其私钥sk分解为sk0,sk1两个部分,满足sk=sk0+sk1,用户将sk0,sk1分别发送给云服务器S0,S1;

·由于加密算法为加法同态加密,利用云服务器S0,S1根据获取到神经网络模型,采用sigmoid函数实现密文上的运算;

输入数据Enc(x)到两个云服务器S0、S1中,得出神经网络基于输入数据x的预测值NN(x);

采用激活函数算法进行计算,对于sigmoid函数,转化方法如下:如上式如示,将非线性激活函数转化为分段的线性函数;

κ

·Setup(1 ,NN),SNN运行该算法,输出神经网络子模型NM0=(W0,B0),以及NN1=(W1,B1),其中,权重矩阵和偏置矩阵满足以下关系: q为安全素数,其中mod表示取模运算,NN0,NN1分别发送给云服务器S0,S1,同时,SNN产生compare()算法中用到的乘法元组[(u,v,w),…]以及秘密分享值([u]0,[v]0,[w]0),…],[([u]1,[v]1,[w]1),…],满足:w=uv mod q,[u]0+[u]1=u mod q,[v]0+[v]1=v mod q,[w]0+[w]1=w mod q,[([u]0,[v]0,[w]0),…]和[([u]1,[v]1,[w]1),…]分别发放给云服务器S0,S1;

·Query(X,pk,sk):用户已经拥有公钥密码体制ElGamal加密算法的公私钥对(pk,X

sk),加密算法采用加法同态加密ElGamal算法,同时对消息进行加密前作升指数处理g;

·Predict(Enc(X),pk,(S0,NN0,Enc(W1)),(S1,NN1,Enc(W0))):云服务器S0,S1运行该算法,通过一系列的交互计算,以协同的方式完成神经网络预测,并分别输出预测值Enc(NN0(X))以及Enc(NN1(X));

·Recover(sk,Enc(NN0(x)),Enc(NN1(x))),用户收到云服务器S0,S1返回的加密预测值,利用自己的私钥解密后,计算得出最终的神经网络预测值:

1)

2)Decsk(Enc(NN(X)))=(Yo,1,Yo,2,…,Yo,d)。

2.如权利要求1所述的非交互式的保护隐私神经网络预测方法,其特征是,Query(X,pk,sk)具体的参数产生方法如下:

1)pk=(G,p,y),sk=x∈RZp‑1,其中,G是阶为p的乘法循环群,g是其生成元,用户运行该算法,产生对应于输入数据X的密文Enc(X),同时,用户将密钥sk拆分成sk0,sk1,满足sk=sk0+sk1 mod q;

k

2)ElGamal加密算法的加密过程如下,对于消息m,对应的密文为C=(c1,c2),c1=g ,c2k sk

=ym,y=g ,解密过程为