Machine learning has started to be deployed in fields such as healthcare and finance, which propelled the need for and growth of privacy-preserving machine learning (PPML). We propose an actively secure four-party protocol (4PC), and a framework for PPML, showcasing its applications on four of the most widely-known machine learning algorithms -- Linear Regression, Logistic Regression, Neural Networks, and Convolutional Neural Networks. Our 4PC protocol tolerating at most one malicious corruption is practically efficient as compared to the existing works. We use the protocol to build an efficient mixed-world framework (Trident) to switch between the Arithmetic, Boolean, and Garbled worlds. Our framework operates in the offline-online paradigm over rings and is instantiated in an outsourced setting for machine learning. Also, we propose conversions especially relevant to privacy-preserving machine learning. The highlights of our framework include using a minimal number of expensive circuits overall as compared to ABY3. This can be seen in our technique for truncation, which does not affect the online cost of multiplication and removes the need for any circuits in the offline phase. Our B2A conversion has an improvement of $\mathbf{7} \times$ in rounds and $\mathbf{18} \times$ in the communication complexity. The practicality of our framework is argued through improvements in the benchmarking of the aforementioned algorithms when compared with ABY3. All the protocols are implemented over a 64-bit ring in both LAN and WAN settings. Our improvements go up to $\mathbf{187} \times$ for the training phase and $\mathbf{158} \times$ for the prediction phase when observed over LAN and WAN.


翻译:开始在医疗保健和金融等领域部署机器学习,这催生了对保存隐私机器学习的需求和增长(PPML ) 。 我们提出一个积极的四党安全协议(4PC)和PPML框架,在四个最广为人知的机器学习算法中展示其应用情况: 线性回归、 物流回归、 神经网络和革命神经网络。 我们的 4PC 协议, 最多容忍一个恶意腐败, 与现有工程相比, 几乎是有效的。 我们使用协议, 建立一个高效的混合世界框架( Trisid), 在 Arithmetic、 Boulean 和 Garbled World 之间转换。 我们的框架以离线性模式运作, 在机器学习的外包环境下, 包括线性回归、 后回归、 直线性电路变换的网络成本 。 我们的网络变换成本 。

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机器学习(Machine Learning)是一个研究计算学习方法的国际论坛。该杂志发表文章,报告广泛的学习方法应用于各种学习问题的实质性结果。该杂志的特色论文描述研究的问题和方法,应用研究和研究方法的问题。有关学习问题或方法的论文通过实证研究、理论分析或与心理现象的比较提供了坚实的支持。应用论文展示了如何应用学习方法来解决重要的应用问题。研究方法论文改进了机器学习的研究方法。所有的论文都以其他研究人员可以验证或复制的方式描述了支持证据。论文还详细说明了学习的组成部分,并讨论了关于知识表示和性能任务的假设。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ml/
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