Graphs are widely used to model the complex relationships among entities. As a powerful tool for graph analytics, graph neural networks (GNNs) have recently gained wide attention due to its end-to-end processing capabilities. With the proliferation of cloud computing, it is increasingly popular to deploy the services of complex and resource-intensive model training and inference in the cloud due to its prominent benefits. However, GNN training and inference services, if deployed in the cloud, will raise critical privacy concerns about the information-rich and proprietary graph data (and the resulting model). While there has been some work on secure neural network training and inference, they all focus on convolutional neural networks handling images and text rather than complex graph data with rich structural information. In this paper, we design, implement, and evaluate SecGNN, the first system supporting privacy-preserving GNN training and inference services in the cloud. SecGNN is built from a synergy of insights on lightweight cryptography and machine learning techniques. We deeply examine the procedure of GNN training and inference, and devise a series of corresponding secure customized protocols to support the holistic computation. Extensive experiments demonstrate that SecGNN achieves comparable plaintext training and inference accuracy, with promising performance.


翻译:图表神经网络(GNNs)作为图解分析的强大工具,最近因其端到端处理能力而引起广泛关注。随着云计算的扩散,在云层中部署复杂和资源密集型模型培训和推断服务越来越受欢迎,但GNN培训和推断服务如果在云层中部署,将引起对信息丰富和专有的图形数据(以及由此产生的模型)的重大隐私关切。虽然在安全神经网络培训和推断方面做了一些工作,但它们都侧重于革命性神经网络,处理图像和文字,而不是具有丰富结构信息的复杂图表数据。在本文中,我们设计、实施和评价SecNNNN,第一个系统支持保护隐私的GNN培训和推断服务。SecGNNN是建立在对轻度加密和机器学习技术(以及由此产生的模型)的认知的协同作用基础上的。我们深入研究了GNNN培训和推断程序,并设计了一系列具有可靠结构信息的动态神经网络网络网络网络处理图像和文字数据,而不是复杂的图表数据数据。在本文件中,我们设计、实施和评估支持保密性全球网络培训和有前途的精确性测试。

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