一种实现秘密共享方式的互相转换方法

摘要

本发明公开了一种实现秘密共享方式的互相转换方法，应用于SecureNN协议和ABY3协议之间秘密共享，包括步骤S1：设定三方分别为P0、P1和P2，在SecureNN中，P0、P1为计算方，P2为协助方，在ABY3中，P0、P1和P2均为计算方；步骤S2：SecureNN中，设定P0拥有的计算数据为x0，P1拥有的计算数据为x1，P2不拥有计算数据，总计算数据x＝x0+x1；步骤S3：P0和P1用PRF同步一个随机数r，P0发送x0‑r/2给P2，P1发送x1‑r/2给P2；步骤S4：将SecureNN三方协议转换为ABY3三方协议。本发明实现了完全保证了安全性，通讯量小，开销小。

说明书

技术领域

本发明涉及计算机软件领域，尤其涉及的是一种实现秘密共享方式的互相转换方法。

背景技术

安全多方计算(Multi-Party Computation,简称MPC)的实现依赖许多基础的协议，这些协议，如实现加法，乘法，除法，内积，指数运算，等。而这些所有基础运算，都依赖于其秘密共享的方式。秘密共享方式不同，其实现的方式则必然不同。在所有MPC协议中，SecureNN和ABY3是两种高效的协议，应用广泛。其秘密共享的方式，各有特点。在是实现MPC的过程中，为了更好地利用两个协议的优点，需要将秘密共享的方式在SecureNN和ABY3之间实现互相转换。

SecureNN是一个三方的协议，三方分别记录为P0，P1，P2。P0和P1是两个主要的计算方。P2是协助方，主要提供一些随机数的生成。一开始，数据拥有方会将数据分片给P0和P1，例如，x＝x0+x1，P0得到x0，P1得到x1。在之后的计算过程中，P0,P1,P2都会参与计算，P2主要是提供一些随机数的生成，以及一些辅助计算。在计算结束后，例如一开始的目的是计算z，则在计算结束后，P0拥有z0，P1拥有z1，z＝z0+z1。也即P2不会拥有最终结果的分片。

ABY3也是一个三方的协议，三方分别记录为P0，P1，P2。与SecureNN的区别是，ABY3的三方是对等的，不存在一个辅助方。若x＝x0+x1+x2，则其秘密分享的方式为：P0拥有x0，x1，P1拥有x1，x2，P2拥有x2，x0.可以看到P0，P1，P2他们拥有的秘密共享分片都是对称的。

现有技术中，SecureNN和ABY3三方协议在进行互转时，数据在协议转换时，容易发生数据安全性问题。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种完全保证了安全性，通讯量小，开销小的实现秘密共享方式的互相转换方法。

本发明的技术方案如下：

一种实现秘密共享方式的互相转换方法，应用于SecureNN三方协议和ABY3三方协议之间秘密共享，包括如下步骤：步骤S1：设定SecureNN三方协议和ABY3三方协议的三方分别为P0、P1和P2，并且，在SecureNN三方协议中，P0、P1为计算方，P2为协助方，在ABY3三方协议中，P0、P1和P2均为计算方；步骤S2：SecureNN三方协议中，设定P0拥有的计算数据为x0，P1拥有的计算数据为x1，P2不拥有计算数据，仅提供计算辅助，总计算数据x＝x0+x1；步骤S3：P0和P1用PRF同步一个随机数r，并且，P0发送x0-r/2给P2，P1发送x1-r/2给P2；步骤S4：将SecureNN三方协议转换为ABY3三方协议，则P0拥有y0＝x0-r/2,y1＝r，P1拥有y1＝r，y2＝x1-r/2，P2拥有y2＝x1-r/2，y0＝x0-r/2；y0+y1+y2＝x0+x1＝x。

一种实现秘密共享方式的互相转换方法，应用于SecureNN三方协议和ABY3三方协议之间秘密共享，包括如下步骤：步骤S1：设定SecureNN和ABY3三方协议的三方分别为P0、P1和P2，并且，在SecureNN三方协议中，P0、P1为计算方，P2为协助方，在ABY3三方协议中，P0、P1和P2均为计算方；步骤S2：ABY3三方协议中，设定：P0拥有y0，y1，P1拥有y1，y2，P2拥有y2，y0，并且，总数据为y0+y1+y2＝x；步骤S3：设定x0＝y0+y1/2；x1＝y2+y1/2；步骤S4：将ABY3三方协议转换为SecureNN三方协议，转换后，P0拥有的计算数据为x0，P1拥有的计算数据为x1，P2不拥有计算数据，仅提供计算辅助，总计算数据x＝x0+x1＝y0+y1/2+y2+y1/2＝y0+y1+y2。

本发明的有益效果为：

本发明通过P0和P1用PRF同步一个随机数r，并且，P1发送x1-r/2给P2,P0发送x0-r/2给P2，使得从SecureNN的秘密分享方式转化成ABY3时，P2不会得知x0或x1中的一个或两个，因此会引起安全性问题，能够保证安全，且通讯轮数只有一轮，性能和安全性都是最优；并且，在将SecureNN的秘密共享方式转化为ABY3的秘密共享方式时，无需任何通讯。且P2不知道x0和x1中的任何一个，安全性和性能得到保证。

具体实施方式

以下具体实施例，对本发明进行详细说明。

本实施例提供了一种实现秘密共享方式的互相转换方法，应用于SecureNN三方协议和ABY3三方协议之间秘密共享，包括如下步骤：步骤S1：设定SecureNN三方协议和ABY3三方协议的三方分别为P0、P1和P2，并且，在SecureNN三方协议中，P0、P1为计算方，P2为协助方，在ABY3三方协议中，P0、P1和P2均为计算方；步骤S2：SecureNN三方协议中，设定P0拥有的计算数据为x0，P1拥有的计算数据为x1，P2不拥有计算数据，仅提供计算辅助，总计算数据x＝x0+x1；步骤S3：P0和P1用PRF同步一个随机数r，并且，P0发送x0-r/2给P2，P1发送x1-r/2给P2；步骤S4：将SecureNN三方协议转换为ABY3三方协议，则P0拥有y0＝x0-r/2,y1＝r，P1拥有y1＝r，y2＝x1-r/2，P2拥有y2＝x1-r/2，y0＝x0-r/2；y0+y1+y2＝x0+x1＝x。

本实施例还提供了一种实现秘密共享方式的互相转换方法，应用于SecureNN三方协议和ABY3三方协议之间秘密共享，包括如下步骤：步骤S1：设定SecureNN和ABY3三方协议的三方分别为P0、P1和P2，并且，在SecureNN三方协议中，P0、P1为计算方，P2为协助方，在ABY3三方协议中，P0、P1和P2均为计算方；步骤S2：ABY3三方协议中，设定：P0拥有y0，y1，P1拥有y1，y2，P2拥有y2，y0，并且，总数据为y0+y1+y2＝x；步骤S3：设定x0＝y0+y1/2；x1＝y2+y1/2；步骤S4：将ABY3三方协议转换为SecureNN三方协议，转换后，P0拥有的计算数据为x0，P1拥有的计算数据为x1，P2不拥有计算数据，仅提供计算辅助，总计算数据x＝x0+x1＝y0+y1/2+y2+y1/2＝y0+y1+y2。如此，P2不会得知x0或x1中的一个或两个，因此会引起安全性问题，能够保证安全，且通讯轮数只有一轮，性能和安全性都是最优。如此，无需任何通讯。且P2不知道x0和x1中的任何一个，安全性和性能得到保证。

本发明提供了的SecureNN和ABY3之间秘密共享相互转换的方法，且完全保证了安全性，通讯量小，通讯轮数最多1轮，开销小。有了本方案，可以快速安全地实现协议间秘密共享方式的转换，从而利用各协议的优势

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。