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“隐语”是开源的可信隐衷计算框架，内置 MPC、TEE、同态等多种密态计算虚构设施供灵便抉择，提供丰盛的联邦学习算法和差分隐衷机制。
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一、介绍
ABY2.0 定义了新的 sharing，扩大两输出乘法门到多输出乘法门，且其 online 阶段通信量与输出个数无关。在此基础上，结构了各种高效的原语，如内积、矩阵乘、比拟、最大 / 小池化、相等判断等。
ABY2.0 与 ABY 均是在半诚恳模型下的两方平安计算框架，分为 setup 和 online 阶段，ABY2.0 相比 ABY 进步了 online 阶段的效率。
二、更高效的 2PC
ABY2.0 与 ABY 的区别在于 Arithmetic Share 和 Boolean Share，而 Yao Share 并无区别。
Boolean Share 的技术与 Arithmetic Share 统一，只是环和的区别，本文只介绍 Arithmetic Share。
1、Sharing Semantics
：对于，有，持有：对于，有，
可联合下图了解：
ABY 用的是 []-sharing，ABY2.0 用的是 < >-sharing。
并且，< > 能够本地转换为[]，比方使
[]转换为 < > 须要通信，是通过之后讲述的 Sharing Protocol 来实现的。
论文中某些计算就是通过把 < > 转换为 [] 后，采纳之前的办法计算，而后间接或者变相把 [] 转换为 < >。
2、Sharing Protocol
Setup 阶段：生成随机数
独特生成随机数，因而，晓得值。
Online 阶段：
3、Reconstruction Protocol
Online 阶段：
4、Additional ProtocolOnline 阶段：
5、Multiplication Protocol
setupMULT 协定用来生成乘法三元组，即依据生成，并且满足，有基于 OT 和 HE 两种形式，细节见论文。
6、High level overview of Multiplication Gate
下面左图中是 ABY 中的 MULT，对输出 [a]、[b] 应用随机数 mask 后，调用 Reconstruction 协定复原出而后求后果。
下面右图中是 ABY2.0 中的 MULT，变为已知，本地计算即可求出，调用 Reconstruction 协定复原出，从而求出 <c>。
新 MULT 显著的长处是通信量减半，毛病是乘法三元组须要依据具体的电路构造提前生成好，而不能再轻易取一个乘法三元组来计算了。
7、Multi-Input Multiplication Protocol
公式的推导如下图：
Setup 阶段：须要生成四个[]-sharing，其中的 setupMULT3 与 setupMULT 相似。与 MULT 相比拟，生成的 sharing 个数从 1 变为了 4。
Online 阶段：长处是 Constant Communication。
Setup 阶段：须要生成 11 个 []-sharing，曾经有点夸大了。
Online 阶段：长处仍然是 Constant Communication。
由 MULT3 和 MULT4 可看出，对于多输出乘法，Online 阶段的通信量始终是 Constant，只是 Setup 阶段的预计算量会呈指数增长。
三、更高效的 ABY Share 转换
在大多数转换协定中，ABY 须要在 online 阶段调用 OT 操作，而 ABY2.0 只需在 setup 阶段调用 OT 操作，因而进步了效率。转换协定细节见论文，此处略去。
更高效的基本操作
在前述协定的根底上，文中构建了多个高效的基本操作。高效的起因有两点：
- 新形的 sharing 容许合并一些计算与通信
- 应用 Multi-input MULT/AND Gate 能够缩小电路层数
简要介绍如下：
1、Scalar Product
与单个 MULT 相似，内积其实是执行了多个 MULT，并且合并使得只需一次通信即可。
2、Matrix Multiplication
Setup：应用 setupMULT 生成矩阵相乘时两两元素的乘法三元组，在此基础上结构出后果矩阵的 []-shares。
Online：对于 p q 矩阵与 q r 矩阵的乘法，后果矩阵的维度是 p *r，通信量是 O(pr)，相比之前协定的 O(pqr) 有了很大的晋升。
3、Depth-Optimized Circuits
通过应用多输出门能够缩小电路层数。
上图中的 8 -bit PPA 加法器，通过应用 MULT3/MULT4，从 3 层电路变为了 2 层电路。64-bit 电路、求最高位电路与此相似。
4、Comparison
为求，先计算，转换，再把通过 Share Protocol 转换为，而后就能够应用 Depth-optimized Circuits 中的求最高位电路。
5、Truncation
< >-sharing 转换为[]-sharing，应用论文 SecureML 中的本地截断办法，而后再转回 < >-sharing。
6、MAX2/MIN2
应用了 Comparison。
7、MAX3/MIN3
应用了 Comparison。
8、Non-linear Activation Functions
ReLU 应用了上述的 MAX: ReLU(v) = max(0, v)Sigmoid 用了分段函数：
9、Maxpool and Minpool
应用了 MAX3/MIN3 结构三叉树，来缩小树的层数。
10、Equality Testing
对两操作数先求异或，再对所有位执行与操作。
应用了 AND4 gate（AND4 即为下的 MULT4）来缩小树的层数。
四、性能
文中测试了 LR 与 NN 的性能，与 SecureML 做了比照，性能有大幅提高，如下图：
五、与 Cheetah 比照
| ABY2.0 | Cheetah |
| Semi-honest secure | |
| Two-party computation | |
| Mixed-Protocol (A、B、Y） | Hybrid system (HE-based Linear Layers and Secret Sharing-based Non-linear Layers) or (A、B、H) |
| Use IKNP-style OT | Use Silent-OT |
| Function-dependent Preprocessing | No Preprocessing |
| General Protocol for MPC (e.g. ABY、Turbospdz、ABY2.0) | Special Protocol for DNN Inference （e.g. Delphi、CryptFlow2、Cheetah） |
总之，ABY2.0 与 Cheetah 都是高效的半诚恳两方协定，实现技术不同，指标也不同，有点相似于 CPU 与 GPU 的比照。
六、总结
ABY2.0 具备以下优缺点，其预计算过程需当时晓得要计算的函数，这是应用时须要留神的中央。
长处：
- Constant online cost of 2 ring elements for N-input MUL/AND Gates
- Better mixed protocol conversions
- Set of efficient building blocks
毛病：
- Function-dependent preprocessing
- More complicated preprocessing
七、参考文献
ABY2.0
https://www.usenix.org/system/files/sec21summer_patra.pdf
ABY2.0_slides
https://www.usenix.org/system/files/sec21_slides_patra.pdf
Cheetah
https://www.usenix.org/system/files/sec22-huang-zhicong.pdf
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