/PPPU

An open-source privacy processing unit that currently provides basic computing and fixed-point number computing under the Semi2K protocol.

Primary LanguageC++Apache License 2.0Apache-2.0

PPPU

一个开源隐私处理单元，目前提供半诚实的SPDZ2k协议下的基本计算和定点数字计算，该项目目前处于测试阶段。
其他语言版本: English, 中文.

更新日志

新增动态链接库和头文件安装。取消了对fmt的依赖。

安装

预安装

  • GNU Multi Precision 6.2.1 (built with C++ support)
  • Boost 1.80
  • OPENSSL (1.1.1 经过验证)
  • relic (for OT RCurve)
  • google benchmark & googletest (for network test and context benchmark)

安装步骤

$ git clone https://github.com/nezha-privacy/PPPU.git
$ unzip PPPU.zip
$ cd PPPU

尝试安装预安装内容。如果已经安装一些预安装内容，请修改CMakeLists.txt里的路径。

$ mkdir build
$ cd build
$ cmake ..
$ make

目前，可执行文件位于 build 文件夹中。

快速开始

  • 运行测试
$ cd build
$ ./tutorial

层次

纵向结构

                                Based on          Based on          Used in
Data Layer          : Datatype <-------- NDArray <-------- Context --------> Function Layer

                                     Based on          Used in
Communication Layer : Serialization <-------- Network --------> Function Layer

                          Based on
Function Layer      : OT <-------- PSI
                       |            |  Used in      Used in
                       -----------------------> ML <-------- Context, Network
                       |
                      MPC

                             Read Config                     Used in
Other Layer         : Config -----------> Network     Tools --------> All the other layers
                               Have examples in
                      Example <----------------- All the other layers

Data Layer（数据层）

Context（上下文）

  • 包含一个 Value 对象，该对象封装 MPC 计算所需的所有元素，包括 MPC 协议、非共享数据类型和共享数据类型。
  • 每个Value对象只能处于三种隐私状态（public, private, share，前两种统称为 plain），并且每个隐私状态可以具有在不同 MPC 协议下存储的不同数据类型。
  • Basic —— 实现了算术运算，包括输入和输出、按位分解、加法、减法、乘法等，接口在 basic.h中。
    • 用于生成 Value 对象的工厂函数接口位于 factory.h。
    • 对定点数进行算术运算的特殊实现位于 fxp.h 中。
    • 基于隐私条件和协议的基本函数和分发函数分别位于 raw.h 、primity.h 和 prot_wrapper.h 。
    • 编码为 Value 和解码为 NDArray 函数接口位于 util.h 中。
  • Compare —— 实现了较小和较大等比较操作，接口位于 compare.h 中。
  • Math —— 实现了 division, exponential, logarithmic, polynomial, power, round to, sigmoid, sqrt 等数学运算，接口在相应的头文件中。
  • Shape —— 实现了形状更改操作，如 concatenate, reduce, sort，接口在相应的头文件中。

NDArray（N维数组）

  • 包含一个实现 n 维数组及其计算的 NDArray 对象，接口位于 NDArray_ref.h 中。
  • 一维数组的实现在 array_ref.h 中。数据存储在 buffer.h 中。
  • 其他头文件是功能模块，如 concatenate, iterator, packbits, serialization, slice ，接口在相应的头文件中。

Datatype（数据类型）

  • 包含 Z2k、Zp、FixedPoint 对象，这些对象实现了各种数据类型及其相应的操作，接口位于相应的头文件中。
  • 上述数据类型的操作的实现存储在 mpx##.h 中，其基于 gmp。
    • Z2k —— 一个模为2^K的有限域，提供了基本运算和有限域上的运算，接口在 Z2k.h 中。
    • Zp —— 一个有限域，其模为素数，提供了基本运算和有限域上的运算，接口在 Zp.h 中。
    • FixedPoint —— 基于Z2k，一个定点数的实现，并提供了基本操作，接口在 fix_point.h 中。

Communication Layer（交流层）

Network（网络）

  • 包含一个 MultiPartyPlayer 对象，用于实现 n 个参与方之间的通信。还提供了一个在两个参与方之间使用的 TwoPartyPlayer 对象。
  • MultiPartyPlayer 和 TwoPartyPlayer 都有 Secure 和 Plain 版本，分别使用 SSL 和 TCP 作为其套接字，分别在 multi_party_player.h 和 two_party_player.h 中包含计算中使用的真实接口。
  • 连接函数在 mp_connect.h 中，套接字在 socket_package.h 中，参与方 id 在 playerid.h 中，同时通信信息在 statistics.h 中。其他头文件包含一些实现。

Serialization（序列化）

  • 包含通信中使用的 Serializer 和 Deserializer 。序列化程序将 ArrayRef 转换为 ByteVector，反序列化程序将 ByteVector 转换为 ArrayRef。ByteVector用于通信。接口位于 serializer.h 和 deserializer.h 中。

Function Layer（功能层）

ML（机器学习）

  • 基于PPPU的机器学习功能。

MPC（多方安全计算）

  • 包含计算中使用的 MPC 协议。接口在 protocol/procol.hpp 中。要使用协议，我们需要 Protocol 对象和 Preprocessing 对象来定义协议，接口在 Protocol.hpp 和 Preprocessing.hpp 中。
  • 目前我们实现了 Semi2k 协议。

PSI（隐私集合求交）

  • 包含 PSI（隐私集合交集）函数，现在有两种算法（crypto20，EcdhPSI）。接口位于 algorithm/PSISender.h 和 algorithm/PISReceiver.h 中。

OT（不经意传输）

  • 包含基本的 OT（不经意传输）函数。接口位于 OTInterface.h 和 BasicDefinitions.h 中。

Other Layers（其他层）

Tools（工具）

  • 包含上述层中使用的数学运算和数据结构。

Config（设置）

  • 用于读取基于 boost programs options 的网络配置。