We consider the problems of Private and Secure Matrix Multiplication (PSMM) and Fully Private Matrix Multiplication (FPMM), for which matrices privately selected by a master node are multiplied at distributed worker nodes without revealing the indices of the selected matrices, even when a certain number of workers collude with each other. We propose a novel systematic approach to solve PSMM and FPMM with colluding workers, which leverages solutions to a related Secure Matrix Multiplication (SMM) problem where the data (rather than the indices) of the multiplied matrices are kept private from colluding workers. Specifically, given an SMM strategy based on polynomial codes or Lagrange codes, one can exploit the special structure inspired by the matrix encoding function to design private coded queries for PSMM/FPMM, such that the algebraic structure of the computation result at each worker resembles that of the underlying SMM strategy. Adopting this systematic approach provides novel insights in private query designs for private matrix multiplication, substantially simplifying the processes of designing PSMM and FPMM strategies. Furthermore, the PSMM and FPMM strategies constructed following the proposed approach outperform the state-of-the-art strategies in one or more performance metrics including recovery threshold (minimal number of workers the master needs to wait for before correctly recovering the multiplication result), communication cost, and computation complexity, demonstrating a more flexible tradeoff in optimizing system efficiency.


翻译:我们考虑私人和安全矩阵乘法和全私人矩阵乘法的问题,在这些问题上,由总节点私下选择的矩阵在分布式工人节点上乘以分布式工人节点,而不透露选定矩阵的指数,即使某些工人相互串通,我们也提出一种新的系统办法,解决私营和安全矩阵乘法和全私人矩阵乘法的问题,利用各种办法解决相关的安全矩阵乘法问题,使乘数矩阵的数据(而不是指数)从串通工人中保持私密性,具体而言,鉴于基于混合编码或拉格朗编码的SMMS战略,人们可以利用由矩阵编码功能所启发的特殊结构,为私营船舶和梅克曼公司/菲律宾马克公司设计私人编码查询,使每个工人计算结果的代数与基本安全矩阵战略相似;采用这种系统办法,在私人查询设计私人矩阵的弹性乘法中提供了新的见解,大大简化了设计PSMM和PMMK战略的程序;此外,在采用拟议的业绩回收方法之前,PSMMM和最优化的系统,包括更准确地计算方法,在进行成本回收之前,在成本回收后,在标准计算方法中,在标准计算方法中,需要中,更准确地反映,在业绩回收工人的升级后,在回收方法中,在业绩后,采用更精确地计算。

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