一种激活函数安全计算方法和Tanh函数安全计算方法技术

本发明专利技术公开了一种激活函数安全计算方法和Tanh函数安全计算方法，本发明专利技术为了保留原有的Sigmoid函数算法结构，采用随机参数的方式实现安全计算，解决了现有技术中将隐私保护深度学习算法中的Sigmoid函数替换为相应密码学友好的函数进行安全计算，改变了原有的算法结构，导致隐私保护深度学习算法性能变差的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种激活函数安全计算方法和Tanh函数安全计算方法


[0001]本专利技术涉及计算机领域，尤其涉及的是一种激活函数安全计算方法和Tanh函数安全计算方法。

技术介绍

[0002]Sigmoid作为深度学习早期最经常使用的Sigmoid函数，在深度学习中发挥着重要作用，由于Sigmoid函数本身结构相对复杂，包含指数运算和除法运算，导致难以使用密码学技术实现安全计算。现有的基于密码技术构造的隐私保护深度学习算法，为了完成隐私保护下的训练和预测过程，需要在保证隐私保护深度学习算法可用的前提下将算法中的Sigmoid函数替换为相应密码学友好的函数进行安全计算。由于这种方式会改变原有的算法结构，因此会导致训练得到的模型性能变差。
[0003]因此，现有技术还有待改进和发展。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种激活函数安全计算方法和Tanh函数安全计算方法，旨在解决现有技术中将隐私保护深度学习算法中的Sigmoid函数替换为相应密码学友好的函数进行安全计算，改变了原有的算法结构，导致隐私保护深度学习算法性能变差的问题。
[0005]本专利技术解决问题所采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种激活函数安全计算方法，其中，所述方法包括：
[0007]第一服务器获取第一数据分片和第一随机参数集，第二服务器获取第二数据分片和第二随机参数集，其中，所述第一数据分片和所述第二数据分片是由Sigmoid函数的输入数据拆分成的两个数据分片，所述第一随机参数集和所述第二随机参数集满足预设的运算关系；
[0008]所述第一服务器基于所述第一数据分片和若干第一交换数据得到第一加性分片，所述第二服务器基于所述第二数据分片和若干第二交换数据得到第二加性分片，其中，每一所述第一交换数据由所述第二服务器根据所述第二随机参数集对本地运算数据进行混淆得到，所述第一服务器根据所述第一随机参数集使用每一所述第一交换数据，每一所述第二交换数据由所述第一服务器根据所述第一随机参数集对本地运算数据进行混淆得到，所述第二服务器根据所述第二随机参数集使用每一所述第二交换数据；
[0009]将所述第一加性分片和所述第二加性分片相加，得到所述输入数据对应的目标Sigmoid函数值。
[0010]在一种实施方式中，所述第一服务器基于所述第一数据分片和若干第一交换数据得到第一加性分片，所述第二服务器基于所述第二数据分片和若干第二交换数据得到第二加性分片，包括：
[0011]所述第一服务器根据所述第一数据分片进行指数函数运算得到第一指数函数值，
根据所述第一随机参数集对所述第一指数函数值进行加密得到第一个所述第二交换数据，并将第一个所述第二交换数据发送至所述第二服务器；
[0012]所述第二服务器根据所述第二数据分片进行指数函数运算得到第二指数函数值，根据所述第二随机参数集对所述第二指数函数值进行加密得到第一个所述第一交换数据，并将第一个所述第一交换数据发送至所述第一服务器；
[0013]所述第一服务器根据所述第一随机参数集对第一个所述第一交换数据进行解密运算得到第一初始加性分片，根据所述第一随机参数集对所述第一初始加性分片进行加密得到第二个所述第二交换数据，并将第二个所述第二交换数据发送至所述第二服务器；
[0014]所述第二服务器根据所述第二随机参数集和第一个所述第一交换数据对第一个所述第二交换数据进行解密运算得到第二初始加性分片，随机获取第二乘性分片，根据所述第二随机参数集、第二个所述第二交换数据、所述第二初始加性分片以及所述第二乘性分片得到第一交换分片，根据所述第二随机参数集对所述第二乘性分片进行加密得到第二交换分片，根据所述第一交换分片和所述第二交换分片得到第二个所述第一交换数据，并将第二个所述第一交换数据发送至所述第一服务器；
[0015]所述第一服务器根据所述第一随机参数集对第二个所述第一交换数据进行解密运算得到第一乘性分片，根据所述第一随机参数集对所述第一乘性分片的倒数进行加密得到第三个所述第二交换数据，并将第三个所述第二交换数据发送至所述第二服务器；
[0016]所述第二服务器根据所述第二随机参数集对所述第二乘性分片的倒数进行加密得到第三个所述第一交换数据，并将第三个所述第一交换数据发送至所述第一服务器；
[0017]所述第一服务器根据所述第一随机参数集对第三个所述第一交换数据进行解密运算得到所述第一加性分片，所述第二服务器根据所述第二随机参数集和第三个所述第一交换数据对第三个所述第二交换数据进行解密运算得到所述第二加性分片。
[0018]在一种实施方式中，所述第一随机参数集包括两个随机参数组a
j
和c
j,1
，所述第二随机参数集包括两个随机参数组b
j
和c
j,2
，所述运算关系为：a
j
·
b
j
＝c
j，1
+c
j，2
，其中，j表示随机参数组中的顺序位，j包括1，2，3。
[0019]在一种实施方式中，所述第一指数函数值为第一个所述第二交换数据为d1，所述根据所述第一随机参数集对所述第一指数函数值进行加密得到第一个所述第二交换数据，包括：
[0020]获取所述第一随机参数集中的a1；
[0021]根据和a1得到d1，其中，
[0022]在一种实施方式中，第一个所述第一交换数据为d2，所述第二指数函数值为所述根据所述第二随机参数集对所述第二指数函数值进行加密得到第一个所述第一交换数据，包括：
[0023]获取所述第二随机参数集中的b1；
[0024]根据和b1得到d2，其中，
[0025]在一种实施方式中，所述第一初始加性分片为[f]1，所述第一服务器根据所述第一随机参数集对第一个所述第一交换数据进行解密运算得到第一初始加性分片，包括：
[0026]获取所述第一随机参数集中的c
1,1
；
[0027]根据a1、c
1,1
以及d2得到[f]1，其中，[f]1＝1+a1·
d2+c
1，1
。
[0028]在一种实施方式中，所述第二个所述第二交换数据为m1，所述根据所述第一随机参数集对所述第一初始加性分片进行加密得到第二个所述第二交换数据，包括：
[0029]获取所述第一随机参数集中的a2；
[0030]根据[f]1和a2得到m1，其中，m1＝[f]1‑
a2。
[0031]在一种实施方式中，所述第二初始加性分片为[f]2，所述第二服务器根据所述第二随机参数集和第一个所述第一交换数据对第一个所述第二交换数据进行解密运算得到第二初始加性分片，包括：
[0032]获取所述第二随机参数集中的c
1,2
；
[0033]根据b1、d1、d2以及c...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激活函数安全计算方法，其特征在于，所述方法包括：第一服务器获取第一数据分片和第一随机参数集，第二服务器获取第二数据分片和第二随机参数集，其中，所述第一数据分片和所述第二数据分片是由Sigmoid函数的输入数据拆分成的两个数据分片，所述第一随机参数集和所述第二随机参数集满足预设的运算关系；所述第一服务器基于所述第一数据分片和若干第一交换数据得到第一加性分片，所述第二服务器基于所述第二数据分片和若干第二交换数据得到第二加性分片，其中，每一所述第一交换数据由所述第二服务器根据所述第二随机参数集对本地运算数据进行混淆得到，所述第一服务器根据所述第一随机参数集使用每一所述第一交换数据，每一所述第二交换数据由所述第一服务器根据所述第一随机参数集对本地运算数据进行混淆得到，所述第二服务器根据所述第二随机参数集使用每一所述第二交换数据；将所述第一加性分片和所述第二加性分片相加，得到所述输入数据对应的目标Sigmoid函数值。2.根据权利要求1所述的激活函数安全计算方法，其特征在于，所述第一服务器基于所述第一数据分片和若干第一交换数据得到第一加性分片，所述第二服务器基于所述第二数据分片和若干第二交换数据得到第二加性分片，包括：所述第一服务器根据所述第一数据分片进行指数函数运算得到第一指数函数值，根据所述第一随机参数集对所述第一指数函数值进行加密得到第一个所述第二交换数据，并将第一个所述第二交换数据发送至所述第二服务器；所述第二服务器根据所述第二数据分片进行指数函数运算得到第二指数函数值，根据所述第二随机参数集对所述第二指数函数值进行加密得到第一个所述第一交换数据，并将第一个所述第一交换数据发送至所述第一服务器；所述第一服务器根据所述第一随机参数集对第一个所述第一交换数据进行解密运算得到第一初始加性分片，根据所述第一随机参数集对所述第一初始加性分片进行加密得到第二个所述第二交换数据，并将第二个所述第二交换数据发送至所述第二服务器；所述第二服务器根据所述第二随机参数集和第一个所述第一交换数据对第一个所述第二交换数据进行解密运算得到第二初始加性分片，随机获取第二乘性分片，根据所述第二随机参数集、第二个所述第二交换数据、所述第二初始加性分片以及所述第二乘性分片得到第一交换分片，根据所述第二随机参数集对所述第二乘性分片进行加密得到第二交换分片，根据所述第一交换分片和所述第二交换分片得到第二个所述第一交换数据，并将第二个所述第一交换数据发送至所述第一服务器；所述第一服务器根据所述第一随机参数集对第二个所述第一交换数据进行解密运算得到第一乘性分片，根据所述第一随机参数集对所述第一乘性分片的倒数进行加密得到第三个所述第二交换数据，并将第三个所述第二交换数据发送至所述第二服务器；所述第二服务器根据所述第二随机参数集对所述第二乘性分片的倒数进行加密得到第三个所述第一交换数据，并将第三个所述第一交换数据发送至所述第一服务器；所述第一服务器根据所述第一随机参数集对第三个所述第一交换数据进行解密运算得到所述第一加性分片，所述第二服务器根据所述第二随机参数集和第三个所述第一交换数据对第三个所述第二交换数据进行解密运算得到所述第二加性分片。
3.根据权利要求2所述的激活函数安全计算方法，其特征在于，所述第一随机参数集包括两个随机参数组a
j
和c
j,1
，所述第二随机参数集包括两个随机参数组b
j
和c
j,2
，所述运算关系为：a
j
·
b
j
＝c
j，1
+c
j，2
，其中，j表示随机参数组中的顺序位，j包括1，2，3。4.根据权利要求3所述的激活函数安全计算方法，其特征在于，所述第一指数函数值为第一个所述第二交换数据为d1，所述根据所述第一随机参数集对所述第一指数函数值进行加密得到第一个所述第二交换数据，包括：获取所述第一随机参数集中的a1；根据和a1得到d1，其中，5.根据权利要求4所述的激活函数安全计算方法，其特征在于，第一个所述第一交换数据为d2，所述第二指数函数值为所述根据所述第二随机参数集对所述第二指数函数值进行加密得到第一个所述第一交换数据，包括：获取所述第二随机参数集中的b1；根据和b1得到d2，其中，6.根据权利要求5所述的激活函数安全计算方法，其特征在于，所述第一初始加性分片为[f]1，所述第一服务器根据所述第一随机参数集对第一个所述第一交换数据进行解密运算得到第一初始加性分片，包括：获取所述第一随机参数集中的c
1,1
；根据a1、c
1,1
以及d2得到[f]1，其中，[f]1＝1+a1·
d2+c
1，1
。7.根据权利要求6所述的激活函数安全计算方法，其特征在于，所述第二个所述第二交换数据为m1，所述根据所述第一随机参数集对所述第一初始加性分片进行加密得到第二个所述第二交换数据，包括：获取所述第一随机参数集中的a2；根据[f]1和a2得到m1，其中，m1＝[f]1‑
a2。8.根据权利要求7所述的激活函数安全计算方法，其特征在于，所述第二初始加性分片为[f]2，所述第二服务器根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦爽，王晖，林哲，罗景龙，张嘉琪，陈晗，蒋芳清，
申请(专利权)人：鹏城实验室，
类型：发明
国别省市：