[发明专利]一种基于秘密共享的高效与强扩展性的安全聚合方法

说明书

本发明涉及数据安全技术领域，具体涉及一种基于秘密共享的高效与强扩展性的安全聚合方法，包括：设置优选限制条件，根据优选限制条件获得FastSecAgg+中构建无向图的全局限制条件；构建FastSecAgg+协议包括：密钥分配阶段，生成秘密份额阶段和恢复聚合更新阶段；对FastSecAgg+协议进行功能扩展，包括：在密钥分配阶段每个用户生成密钥对前，增加固定数值的空用户，进而更新无向图；更新后的无向图中空用户对应的节点为空节点，退出用户对应的节点为退出节点；在恢复聚合更新阶段，将中途加入的用户分配到用户组的空节点或者退出节点中。FastSecAgg+协议及其扩展协议具有较低通信与计算成本。

技术领域

本发明涉及数据安全技术领域，具体涉及一种基于秘密共享的高效与强扩展性的安全聚合方法。

背景技术

联邦学习允许将敏感数据保存在客户端以训练共享模型，但共享模型仍会带来隐私问题。安全聚合是保护联邦学习的重要算法，它能够计算客户端模型更新的总和，而不会泄露有关单个客户端更新的信息。安全聚合协议被设计用于在联邦学习中提供强大的隐私保障，因此一直是一个热点研究方向。

现有的用于联邦学习隐私保护的安全聚合协议通信与计算成本较高，且大多数基于秘密共享的安全聚合协议都对用户中途退出具有鲁棒性但是并没有对用户中途加入具有鲁棒性，进而就增加了用户的等待时间，使得基于秘密共享安全聚合协议的通信与计算成本增加。

发明内容

为了解决如何降低基于秘密共享安全聚合协议的通信与计算成本的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于秘密共享的高效与强扩展性的安全聚合方法，所采用的技术方案具体如下：

设置优选限制条件，所述优选限制条件为：将无向图中的用户节点均分为预设数量个用户组，根据用户组中的用户节点进行节点的连接；根据所述优选限制条件获得FastSecAgg+协议中构建无向图的全局限制条件；

构建FastSecAgg+协议包括：密钥分配阶段，包括每个用户生成密钥对，服务器根据接收到的用户密钥对中的公钥和所述全局限制条件构建无向图，并向每位用户分发与其在无向图中相连接的用户的公钥；生成秘密份额阶段，包括每位用户生成接收到的公钥数量的秘密份额和预备秘密份额；恢复聚合更新阶段，包括根据用户对应的秘密份额和预备秘密份额重构所有用户的聚合信息；

对FastSecAgg+协议进行功能扩展，包括：在密钥分配阶段每个用户生成密钥对前，增加固定数值的空用户，进而更新无向图；更新后的无向图中空用户对应的节点为空节点，退出用户对应的节点为退出节点；在恢复聚合更新阶段，将中途加入的用户分配到用户组的空节点或者退出节点中。

优选地，所述根据所述优选限制条件获得FastSecAgg+协议中构建无向图的全局限制条件具体为：

获取现有的安全聚合协议中构建无向图的限制条件，结合所述限制条件和优选限制条件作为FastSecAgg+协议中构建无向图的全局限制条件。

优选地，所述预设数量的取值具体为k(G)+1，k(G)为构建的无向图的连通度。

优选地，所述用户组中两个用户在恢复聚合更新阶段发给服务器的聚合信息秘密份额相加为所有用户聚合信息的秘密份额，所述两个用户构成用户组。

优选地，所述根据用户组中的用户节点进行节点的连接具体为：

将每个用户组的用户节点与所在用户组之外的k(G)个用户节点相连接，且同一个用户组的用户节点不能连接相同的用户节点。

优选地，在每位用户生成接收到的公钥数量的秘密份额和预备秘密份额之后，所述生成秘密份额阶段还包括：

使用用户的公钥对用户对应的秘密份额和预备秘密份额进行加密，将加密后的秘密份额和预备秘密份额发送给服务器，然后将接收到的加密后的秘密份额和预备秘密份额转发给加密所使用的公钥对应的用户。