With the development of machine learning, it is difficult for a single server to process all the data. So machine learning tasks need to be spread across multiple servers, turning the centralized machine learning into a distributed one. However, privacy remains an unsolved problem in distributed machine learning. Multi-key homomorphic encryption is one of the suitable candidates to solve the problem. However, the most recent result of the Multi-key homomorphic encryption scheme (MKTFHE) only supports the NAND gate. Although it is Turing complete, it requires efficient encapsulation of the NAND gate to further support mathematical calculation. This paper designs and implements a series of operations on positive and negative integers accurately. First, we design basic bootstrapped gates with the same efficiency as that of the NAND gate. Second, we construct practical $k$-bit complement mathematical operators based on our basic binary bootstrapped gates. The constructed created can perform addition, subtraction, multiplication, and division on both positive and negative integers. Finally, we demonstrated the generality of the designed operators by achieving a distributed privacy-preserving machine learning algorithm, i.e. linear regression with two different solutions. Experiments show that the operators we designed are practical and efficient.


翻译:随着机器学习的发展,一个单一服务器很难处理所有数据。 因此机器学习任务需要分散在多个服务器, 将中央机器学习变成分布式的服务器。 但是, 隐私仍然是分布式机器学习中一个尚未解决的问题。 多键同色加密是解决问题的合适人选之一。 但是, 多键同质加密方案( MKTFHE) 的最新结果只支持NAND 门。 虽然它已经完成了图灵化, 但它需要高效地封装NAND门以进一步支持数学计算。 此纸面设计和执行一系列正负整数操作。 首先, 我们设计了与 NAND 门相同的效率的基本靴式门。 第二, 我们根据我们基本的双轨加锁门建造了实用的 $- bit 的数学操作员。 所创建的计算机只能对正和负整数进行附加、 减法、 倍化和分化。 最后, 我们通过实现分布式的隐私保存机器算法, 即线性回归法和两种不同的解决方案, 实验显示我们设计的操作员是高效的。

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