安全乘法聚合与密钥重用优化：通过摊销效率实现对抗Dropout攻击的鲁棒性 蔡宏远（Hongyuan Cai）、 梁蓓（Bei Liang）、 秦月（Yue Qin）和 丁金泰（Jintai Ding）

《Entropy》：Secure Multiplicative Aggregation and Key-Reuse Optimization: Achieving Dropout Resilience with Amortized Efficiency Hongyuan Cai, Bei Liang, Yue Qin and Jintai Ding

用户安全的乘法聚合协议及可重用密钥分析，提出首例处理用户退出的乘法聚合协议，结合双向掩码和阈值秘密共享，实验表明用户计算随用户数增长但受退出影响小，服务器计算对退出敏感且为瓶颈，重用第一轮协议可减少约2.5倍用户计算和1.2倍服务器计算。

　　

摘要

我们提出了首个安全的乘法聚合协议，作为安全聚合的一种变体。在该协议中，服务器可以在处理用户在执行协议过程中可能出现的退出情况时，计算用户输入向量的逐个分量乘积。通过使用成对掩码、阈值秘密共享以及安全聚合协议本身，我们的方案对于半诚实的对手来说是正确且安全的。我们还考虑了固定用户可以多次重用其私钥进行聚合的情况，并提出了可重用的安全聚合协议。我们的协议开销与用户数量呈多项式关系。我们对所提出的协议进行了全面评估。对于乘法聚合协议，实验表明，随着用户数量（K）从50增加到300（输入大小固定为???? =100 KB），用户计算量与K成单调递增关系，并且对退出率基本不敏感。相比之下，服务器计算量对退出率非常敏感，其增长速度随着K的增加而加快。当输入大小（10–250 KB）固定不变，而用户数量K变化时，用户和服务器的通信开销均呈线性增长，但服务器计算量仍然是受退出影响的主要瓶颈。我们比较了在重复交互过程中可重用和不可重用的安全聚合协议?? ∈{1,…10 和?? =10 下的性能，结果显示：重用第一轮协议可以将用户的累计计算时间减少约2.5倍，同时将服务器的累计计算开销减少约1.2倍?? =10，而服务器的通信开销几乎保持不变，这表明总体通信开销主要由非重复使用的轮次所主导。