异构计算中的负载均衡服务器辅助多播通信（Server-Aided MPC）

《IEEE Transactions on Information Forensics and Security》：Load-Balanced Server-Aided MPC in Heterogeneous Computing

针对异构计算环境中多方安全计算（MPC）的负载不均问题，提出基于复合电路与复合garbling方案的新协议，恶意安全版本较CCS ’17协议提速400倍，较TDSC ’23协议提速4.3倍；半诚实版本较CCS ’16协议提速173倍，较TDSC ’23协议提速3.8倍，显著优化资源利用率。

　　

摘要：

大多数现有的多方计算（MPC）协议都假设在一个同质环境中进行，即所有参与者都具有相同的通信和计算资源。然而在现实中，资源最少的参与者往往成为整个MPC协议执行过程中的瓶颈。在这项工作中，我们开始研究异构计算环境下的负载均衡MPC。负载均衡的MPC协议可以根据需要调整每个参与者的工作负载，从而最大化整体资源利用率。具体来说，我们提出了“复合电路”和“复合混淆方案”这两种新的概念，并分别构建了两种高效的服务器辅助协议：一种具有恶意安全机制，另一种具有半诚实安全机制。我们的恶意安全协议比CCS ’17年提出的认证混淆协议快超过400倍；而我们的半诚实安全协议比Lu等人（TDSC ’23）提出的最先进的服务器辅助MPC协议快4.3倍。此外，我们的半诚实安全协议比优化后的BMR协议（CCS ’16）快173倍，比Lu等人的原始协议快3.8倍。

引言

安全多方计算（MPC）是一种重要的密码学原语，它允许一组参与者在不泄露隐私的情况下协作计算某个函数[1]、[2]。大多数现有的MPC协议都假设在一个同质环境中进行，即所有参与者具有相同的计算能力和网络带宽。然而在实际情况中，这种同质性的假设可能并不现实——例如，有些参与者可能使用专用云服务器，有些可能使用个人电脑，而有些则只有便携设备。当原本为同质环境设计的MPC协议在这些异构设备上执行时，最弱的设备总是会成为整个系统的瓶颈。