隐私计算（三）：隐私计算框架架构_隐私计算 轻量化

隐语架构

架构拆解

产品层

定位：通过可视化产品，降低终端用户的体验和演示成本。 通过模块化API降低技术集成商的研发成本。

人物画像：作为隐语的直观入口，隐私保护计算从业者均应该关注

• 隐私保护计算需求方

• 隐私保护计算集成商

• 开发人员

• 产品人员

• 研究人员

隐语产品：

算法层

PSI（Private Set Intersection）

一种特殊的安全多方计算(MPC)协议

• Alice持有集合X，Bob持有集合Y

• Alice和Bob通过执行PSI协议，得到交集结果X∩Y

• 除交集外不会泄漏交集外的其它信息

PIR（Private Information Retrieval）

• 用户查询服务端数据库中的数据

• 但服务端不知道用户查询的是哪些数据

定位：高性能、轻量化、易用的PSI/PIR专用协议模块

人物画像

• PSI/PIR 产品人员

• PSI/PIR 需求人员

• PSI/PIR 研发人员

Data Analysis-SCQL

Secure Collaborative Query Language

一种多方安全数据分析系统，可以让互不信任的参与方在保护自己数据隐私的前提下，完成多方数据分析任务

定位：屏蔽底层安全计算协议的复杂性，以简单熟悉的 SQL 语言界面，提供多方数据密态分析能力

人物画像

• 数据分析集成商

• 数据分析产品人员

• 数据分析需求人员

• 数据分析研发人员

核心特性：

• 半诚实安全模型

• 支持多方(N>=2)

• 易上手，提供 MySQL兼容的 SOL方言用户界面

• 支持常用的 SQL语法和算子，满足大部分场景的需求

• 可实用的性能

• 提供列级别的数据使用授权控制(CCL)

• 支持多种密态协议(SEMI2K/CHEETAH/ABY3)

• 内置支持多种数据源接入(MySQL, Postgres，CSV等)

Federated Learning

在原始数据不出域的前提下，通过交换中间数据完成机器学习建模。

包含水平联邦和垂直联邦(主要是拆分学习，Split Learning)

定位：具备安全攻防保障的明密文混合机器学习框架和算法

人物画像

• 深度学习需求方

• 深度学习产品人员

• 安全AI研究人员

计算层

混合编译调度-RayFed

在Ray基础之上所构建的专注于跨机构的分布式计算调度框架

定位：面向跨机构场景，提供单机构内计算任务独立调度和跨机构计算任务协作的能力。

人物画像

• 隐语工程开发人员

• 隐语算法开发人员

密态引擎

SPU (Secure Process Unit)

定位：桥接上层算法和底层安全协议，保持原生AI框架体验的同时为用户提供透明的、高性能的、基于安全协议的密态计算能力

人群画像

• 机器学习研发人员

• 密码协议研发人员

• 编译器研发人员

核心特性：

• 原生对接主流AI前端

• 支持丰富的机器学习算法

• 带隐私保护语义的中间表示语言

• 基于MLIR的加密计算编译优化

• 高性能MPC协议虚拟机

• 多种数据并行，指令并行优化

• 丰富的MPC协议，适配各种场景

• 支持协议扩展，支持异构设备接入

HEU (Homomorphic Encryption Unit)

定位：低门槛，高性能的同态加密库，支持多类型、可扩展的算法协议和硬件加速生态

人群画像

• 同态加密用户

• 同态算法研究人员

• 同态硬件研究人员

分类：

• PHE:支持密态加法或乘法

• LHE:支持有限次密态加法和乘法

• FHE:支持无限次密态加法和乘法

核心特性：

• 支持多种PHE算法

• 性能业界领先

• 支持多种接口（Numpy-like APl, C++, Pyhon）

• 硬件加速

TEEU (Trusted Execution Environment Unit)

定位：具备数据使用跨域管控能力的密态计算枢纽，可执行数据分析、机器学习、MPC/FL加速等功能。

人群画像

• 数据合规研究人员

• TEE软件开发人员

• TEE硬件制造厂商

密码原语（YACL）

定位：多种隐私计算技术路线共同需要的密码库，具备安全实现保证、高性能等特点。

人群画像

• 安全/密码研究人员

资源层

定位：为跨机构协作提供丰富且可靠的资源管理和任务调度能力。

人群画像

• 隐私保护计算集成商

• 运维开发人员

KUSCIA

基于K8s的隐私计算任务编排框架

• Master(控制平面)

  • K3s:K8s 的轻量发行版

  • KusicaControllers:Kuscia 自定义的资源控制器，实现跨域任务调度、服务发现、数据授权

  • InterConnControllers:互联互通控制器

• Lite

  • ServiceMesh:算法容器之间通信的网络层基础设施

  • DataMesh:面向数据管理的基础设施，解决数据发现、多源适配、数据授权等问题

  • Agent:负责节点实例注册和容器管理

互联互通

定位：共同完成一个隐私计算任务。

人群画像

• 互联互通需求方

• 算法研究人员

• 平台研发人员

• 隐私保护计算集成商

1. 黑盒模式

   • 又称管理调度互联

   • 管理面、控制面实现互联互通

   • 两边加载相同的算法容器

2. 白盒模式

   • 又称基于开放算法协议的互联

   • 算法引擎层面可以直接互联

跨域管控

定位：数据方仍然能够有效地控制数据的流转过程，避免其被窃取或者非预期使用。

人群画像

• 隐私保护计算需求方

• 监管方

• 运维人员

三权分置

数据要素“三权”在数据流转过程中诞生与流转

数据要素“三权”权益的机制保障核心是数据加工使用权跨域管控