隱私計算詞典丨一文讀懂安全多方計算

前言：隱私計算賽道作為當下的風口賽道，無數企業紛紛湧入，搶跑佔道。作為一家專註於區塊鏈隱私計算賽道科普入門的垂直媒體，同時也是針對隱私計算興趣者開放的低門檻入口，我們匯總並分類了隱私計算行業內晦澀難懂的名詞，編寫了「隱私計算詞典」板塊，幫助大家理解、學習。

前兩篇，我們分別從「數據安全」和「雲計算」兩方面入手，講解了對於「隱私計算」一詞的理解。而在「隱私計算」實現方面，所有的理論必定需要技術作支撐，因此，接下來我們將一一介紹有關於實現「隱私計算」的技術手段。 近年來，有很多隱私計算技術取得了關鍵突破，並對未來產業的發展產生了重要的影響，其中安全多方計算、可信執行環境、聯邦學習和區塊鏈輔助的隱私技術工具被認為是目前產業最重要的四大技術發展方向。 考慮到「隱私計算詞典」板塊的核心目的是為了讓大家更好地理解隱私計算技術，因此，本文將拋開晦澀難懂的密碼學原理等理論，只針對技術概念進行入門科普。

此篇，我們來介紹隱私計算技術之「安全多方計算」。

首先，我們先代入以下幾個情景——

• 小明、小紅和小剛三人是好朋友，某天他們想知道誰的存款更多，但又不想公開自己的存款，此時該怎麼辦？
• 甲認為自己得了某種遺傳疾病，乙有含有所有疾病DNA模型的數據庫，甲想驗證自己的想法，但同時不希望自己的DNA被乙採集，此時該如何是好？ 
• A、B、C三家公司現有一個項目需要共同合作，但在合作時，需要三家公司各自提供部分數據資源，但誰都不願意公開自己收集到的數據，此時該採用什麼辦法才能讓合作繼續進行？

通常情況下，解決上述問題的策略是假設有可信任的第三方或是可信任的服務平台。但是在目前多變、不確定和充滿對立的環境中，依託第三方極具風險，因此採用這種方式並不合適。 

那麼，究竟如何在保護數據私密性的前提下解決問題？通過分析，我們不難發現以上情景有兩個共同點： 

• 兩方或者多方參與基於他們各自隱私數據輸入的計算
• 任一參與方不願意讓其他任何人知道自己輸入的信息

對此，華裔計算機科學家、圖靈獎獲得者姚期智教授提出了解決辦法——「安全多方計算」。 

安全多方計算，全稱Secure Multi-Party Computation，用於解決一組互不信任的參與方之間保護數據機密性的協同計算問題。多個參與方共同參與協同計算，輸出計算結果，並保證任何一方均無法得到除應得的計算結果之外的其他任何信息。 

安全多方計算的技術架構如下圖所示： 

圖片來源：《數據流通關鍵技術白皮書》 

如圖，我們可以將計算過程分成以下步驟： 

1. 發起計算任務，樞紐節點傳輸網絡及信號控制
2. 各數據持有方發起協同計算任務
3. 通過樞紐節點進行路由尋址，選擇相似數據類型的其餘數據持有方進行協同計算
4. 節點根據計算邏輯，從本地數據庫中查詢所需數據，共同就計算任務在數據流間進行協同計算
5. 在保證輸入隱私性的前提下，各方得到正確的數據反饋

簡單說，所有參與方在參與計算時輸入數據至節點，節點統計所有參與方的數據統一進行協同計算，獲取計算反饋，最終將結果給到參與方，這個過程便稱為安全多方計算。 

需要注意的是，不論是在輸入信息的過程中，還是在獲得反饋結果后，各參與方的輸入信息都做到了加密保護，無法獲取自己以外的其他人輸入的信息。換句話說，安全多方計算可以保證獲取數據價值，卻不泄露原始數據內容。

通過以上介紹，我們可以總結出安全多方計算的三個特點： 

• 安全性

安全多方計算研究的是各參與方在協作計算時如何對各方隱私數據進行保護，重點關注各參與方之間的隱私安全性問題，即在安全多方計算過程中必須保證各方私密輸入獨立，計算時不泄露任何本地數據。 

• 準確性

多方計算參與各方就某一約定計算任務，通過約定安全多方計算協議進行協同計算，計算結束后，各方得到正確的數據反饋。 

• 去中心化

協同計算中，各參與方地位平等，不存在任何有特權的參與方或第三方，提供一種去中心化的計算模式。 

隨着數字經濟的飛速發展，眾多企業越來越向著「數據為王」的方向發展，對於現在的企業來說，技術似乎已不是難以跨越的鴻溝，而數據正逐步成為企業之間角逐的資本。 

安全多方計算作為密碼學研究的核心領域，可以運用在日常生活的方方面面，例如共享醫療信息卻不想泄露患者隱私，公司之間合作但又不想公開已有數據資源等類似情況。 

雖然安全多方計算也被吐槽說過於強調安全性，導致效率的降低，但是在眾多應用場景下，人們需要的不是效率，而是足夠的安全。 

對此，安全多方計算技術的確可以提供一個安全、私密、可信的數據信息處理方式，為解決網絡環境下的信息安全提供了新的思路，真正解決了實現數據可控共享和保證數據信息安全性之間的兩難問題。