清交多方计算平台
所属单位:华控清交信息科技(北京)有限公司
参与奖项:最佳金融数据与隐私保护奖
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获奖评语:华控清交在2021年的表现颇为亮眼,巨额融资背后是资本市场的认可,光大银行相关项目上线是应用市场的认可。该平台能够使多个非互信参与方实现“数据可用不可见,使用可控可计量”,受工信部信通院认可,这些对其他多方安全计算方案的落地都具有一定的借鉴意义。
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清交多方计算平台以基于密码学的多方安全计算为核心,结合数据脱敏、差分隐私、联邦学习和可信计算等基于明文计算的数据隐私保护技术和区块链,通过对底层基础运算的体系化创新改造实现了“数据可用不可见、使用可控可计量”,同时也是一套具有强横向扩展性、高并行计算性能、利于监管的数据融合与流通平台;可以同时支持隐匿查询、联合统计、联合建模和数据跨境等数据应用需求。

方案背景

(一)数据是社会个体和政府优化自然资源和社会资源使用与分配的决策依据,是国家战略资源和数字经济基础。近两年来,党和国家明确把数据上升为生产要素,提出建设以数据为关键生产要素的数字经济。数据要素广泛流通是它成为生产要素的前提。数据要素化的根本目的是促进经济增长,提高人民生活水平。在推动数据要素化和培育数据要素市场背景下,数据安全和个人信息保护成为紧迫的社会和经济发展课题。

(二)数据割裂、数据壁垒和数据孤岛是互联网、物联网、大数据和人工智能进一步发展的巨大障碍。

(三)随着对数据隐私和数据安全的关注和要求不断提高,其与数据流通和共享之间的矛盾日益突出。

(四)数据安全已经成为我们国家安全、社会安全、经济安全和金融安全的重要支柱之一;我们国家亟需开发和建立一套完整的、具有自主知识产权的、世界领先的、国家层面的、数据安全计算与融合的技术、标准和基础设施,使高价值数据可以在密文上进行计算与融合。

方案目标

清交多方计算平台能够使多个非互信参与方,在数据相互保密的前提下,对任意函数进行计算,实现“数据可用不可见,使用可控可计量”,在此基础上规范开展数据共享与融合应用,实现不同个体间间隐匿查询、联合统计、联合建模等功能,可适用联合营销、联合风控、统一授信、业务合规等多种场景,从而有效保障数据安全,为数据资产化提供技术前提。

方案特点

(一)可用不可见:基于不信任硬件、不信任软件、不信任人的假设,综合运用秘密分享、混淆电路、同态加密等多种密码学理论,计算正确性和安全性经过严谨的数学证明。

(二)可控可计量:通过合约机制对数据的用途和用量进行控制,计算全程可记录、可回溯、可审计,原生支持对数据使用和流通的监管要求。

(三)可靠可扩展:一个平台集成了多方安全计算 、可信执行环境、联邦学习等多种隐私计算技术,提供隐匿查询、联合统计、联合建模等多种服务,满足企业级应用要求。

(四)易学易维护:完成对几百个基础函数和算法的密文化改造,封装完好供上层使用。提供通用编程接口,兼容机器学习开发和调试环境,大大降低使用门槛。

(五)自主可控性能高:首款自主设计、基于密码学指令架构的计算体系,在底层协议、系统、算法和芯片等进行全方位创新,通过持续工程优化,将密文计算效率提升4-5个数量级。

(六)权威认证评测全:首家全项通过工信部联邦学习和多方安全产品评测,并且综合性能排名第一;首家全项通过人民银行多方安全计算金融应用评测;通过国密、等保等多个权威认证。

方案业务流程图

清交多方计算平台

实现功能展示

清交多方计算平台提供多种隐私计算服务功能,包括隐匿查询,安全求交、联合统计、联合建模、联合预测等,在工信部信通院首批隐私计算性能评测中,综合性能排名第一。

1)隐匿查询功能:查询方向被查询方隐匿查询意图和查询关键字,只获得查询结果,无其他额外信息。既保护查询方意图不泄漏,也保护被查询方数据不泄漏,无法通过哈希碰撞破解查询结果之外的信息。性能:清交多方计算平台在信通院首批隐私计算性能测试中实测,百万级数据执行PIR,秒级别响应,计算效率优于业界平均水平10倍。

2)安全求交功能:查询方只获取与被查询方的交集信息,无法获取交集之外的信息。 保护两方数据不泄漏,无法通过哈希碰撞破解交集外的信息。性能:清交多方计算产品在信通院首批隐私计算性能测试中实测,1亿对1亿数据执行PSI,耗时10分钟以内,计算效率优于业界平均水平5倍。

3)联合统计功能:多个数据方进行统计,使用方只获取统计结果(标签),无其他额外信息。保护各方原始数据不泄漏。性能:清交多方计算产品在信通院首批隐私计算性能测试中实测,千万级数据求最大值,秒级别耗时,效率优于业界平均水平100倍。

4)联合建模功能:两个及以上的数据方在不泄漏各自数据的前提下,进行保护隐私的机器学习。清交产品提供两种建模方式,一种是基于多方安全计算的建模,数据加密后在密文下执行训练建模,满足高安全性要求。另外一种是基于联邦学习的建模,两方在本地明文数据上执行训练建模,对梯度等中间结果加密后进行聚合和交换,满足高效率要求。性能:清交多方计算产品在信通院首批隐私计算性能测试中实测,亿级数据执行纵向建模,耗时10分钟以内,并且性能不受建模参与方数量影响,清交产品在建模参与方数量和性能上遥遥领先业界水平。

5)联合预测功能:不泄漏各方数据和模型的前提下,将模型应用到生产环境的推理服务。建模方在训练平台上完成联合建模后,将各自的模型发布到生产平台上,生产平台调用模型,对真实的数据进行预测和推理。性能:清交多方计算产品在信通院首批隐私计算性能测试中实测,十万级数据执行纵向预测,秒级别响应,优于业界平均水平20倍。

方案案例及效果

2021年,华控清交承建了光大银行业内首个企业级数据流通基础设施平台---企业级多方安全计算平台现已成功上线。光大银行多方安全计算平台可有效推动行内数据、集团数据以及外部企业数据安全融合,解决上述过程中明文获取困难、数据保护实施困难等棘手问题。平台可适用于联合营销、联合风控、统一授信、业务合规等多领域。如:帮助银行与合作机构开展多方安全联合建模,提升精准营销能力;在不暴露客户资产的情况下进行联合统计,开展客户综合管理;在保护银行查询意图和客户隐私安全的情况下,向数据服务方查询数据,获得匹配结果。

多方安全计算平台将作为数据流通基础设施平台,为光大银行数据共享、数据开放、数据探索等提供核心能力支撑。平台将安全融合光大银行与集团单位乃至其他外部企业数据,推动光大银行一流财富管理银行建设,助力光大集团E-SBU(Ecosphere Strategic Business Unit)生态圈建设向纵深推进。

方案未来展望

未来,在政务、金融、能源、交通、医疗等行业,将以“清交多方计算平台”为核心技术支撑,构建企业/集团级数据流通平台,并逐步扩展到行业级数据流通与行业监管平台,最终构建成为国家级数据流通平台。