安全多方计算
安全多方计算
安全多方计算 (Secure Multi-Party Computation，简称 SMC) 是一种分布式计算技术，可以在多个参与方之间进行计算，同时保护参与方的隐私和数据安全。在安全多方计算中，每个参与方都持有一部分数据，计算结果只有在所有参与方都合作的情况下才能得到，同时不泄露任何参与方的私密信息。
安全多方计算的应用非常广泛，例如：金融领域的风险评估、医疗保健领域的基因分析、电子投票、隐私保护数据挖掘等等。
安全多方计算的实现依赖于密码学的技术，如秘密共享、同态加密、零知识证明等等。当前，有很多开源的安全多方计算框架，例如：MPC-Benchmark、ABY、EMP-Toolkit等，这些框架提供了高效、安全、易用的安全多方计算实现。
安全多方计算的基本原理是通过将数据分散到不同的参与方，并在不暴露原始数据的情况下进行计算。参与方之间进行通信，以达到计算结果的共享，但在这个过程中不泄露私密信息。
安全多方计算中的参与方可以是两个或更多个，每个参与方都可以拥有一部分私密数据，比如一些敏感的个人数据、金融交易数据、医疗记录等等。这些数据不应该暴露给其他参与方，但在一些情况下，需要进行计算并产生结果。
在安全多方计算中，数据被加密并分割为多个部分，分发给不同的参与方。这些参与方之间进行协作，执行计算，并最终生成结果。在此过程中，每个参与方只知道其拥有的数据部分，但不知道其他参与方拥有的数据，因此保证了数据的隐私性。
安全多方计算需要使用密码学技术来实现，其中包括加密、解密、身份验证、秘密共享等技术。目前已经有很多安全多方计算的实现，比如有基于同态加密、安全多方秘密共享等的方案。安全多方计算技术在隐私保护、数据安全等领域有着广泛的应用。
现有开源框架比较
MP-SPDZ - 是SPDZ-2(Keller等人，CCS'13)的分支，SPDZ是多方计算(MPC)协议SPDZ(Damgård等人，Crypto'12)的实现。MP-SPDZ将SPDZ-2扩展到了二十多种MPC协议，所有这些协议都可以用同一个基于Python的高级编程接口来使用。这大大简化了不同协议和安全模型的成本比较。这些协议涵盖了所有常用的安全模型(诚实/不诚实的多数人和半诚实/恶意模型)，以及二进制和算术电路的计算(后者的模数为素数和二次幂)。所采用的基本基元包括秘密共享、不经意传输、同态加密和混淆电路。
ABY - 该框架仅实现具有半诚实安全性的两方计算[DSZ15]。但是，与MP-SPDZ不同，它提供了秘密共享计算和混淆电路之间的转换。内积示例需要大约60行代码，没有注释或空行。
ABY3 - 该框架仅以半诚实安全性来实现三方计算[MR18]。 内积示例需要大约需要40行代码，没有注释或空行。
CBMC-GC - 这是将C代码编译为二进制电路描述[BHWK16]，并由ABY执行编译器。Hastings 无法执行示例代码。
EMP-toolkit - 框架仅在各种安全模型中实现混淆电路[WMK16]。内积示例需要大约60行代码，而没有注释或空行。
FRESCO - 这个框架[Ale20]只实现了不诚实多数计算，对算术电路(SPDZ和SPDZ2k )具有恶意安全，对二进制电路具有半诚实安全[DNNR17]。内积示例需要大约30行左右的代码，没有注释和空行。
Frigate - 这是一个编译器，它将类似C语言的代码编译成二进制的电路描述[MGC+16]。内积示例需要大约20行代码，没有注释或空行。
JIFF - 这个JavaScript库只实现了半诚实安全的诚实多数计算[Tea20]。与MP-SPDZ不同，它允许在离线和在线阶段之间改变安全模型。内积示例需要大约50行代码，没有注释和空行。
MPyC - 这个Python框架[Sch20]只实现了基于Shamir的秘密共享[Sha79]的半诚实安全的计算。内积示例需要大约20行代码，没有注释或空行。
Obliv-C - 这个框架通过标准C编译扩展到机器码[ZE15]。它只支持姚的乱码电路，具有半诚实的安全性。内积示例需要20行左右的代码，没有注释或空行。
OblivVM - 这个框架将Java的扩展编译成Java字节码[LWN+15]。它只支持Yao的乱码电路，具有半诚实的安全性。内积示例需要20行左右的代码，没有注释或空行。
PICCO - 这个框架通过标准C将C语言的扩展编译成本地二进制文件[ZSB13]。它只实现了基于Shamir的秘密共享的诚实多数半诚实计算。内积示例需要10行左右的代码，没有注释和空行。
SCALE-MAMBA - 这个框架[COS19]是SPDZ-2[KSS13，KRSS18]的另一个分叉。尽管有共同的根源，但自2018年以来，这两个分叉已经有了很大的分歧。SCALE-MAMBA只实现了素数模数（不是二的幂数）的算术计算，根据Hazay等人[HSS17]的混淆电路，以及基于秘密共享的二进制计算[FKOS15，WRK17]。所有的计算都只在恶意安全的情况下实现，不诚实多数计算模数化只使用同态加密实现。另一方面，SCALE-MAMBA对理论上可能的任何访问结构都实现了诚实多数计算。前端与MP-SPDZ中的类似，但没有后期增加的动态循环优化（6.3节）、重复代码优化（6.4节）和机器学习功能（7.3节）。此外，作者已经开始脱离Python编译器，转而使用基于Rust的新编译器。内积示例只需要不到10行代码，没有注释或空行。
Sharemind MPC - 这个框架实现了各种后端的前台，但它自己的后端只使用三方诚信多数半诚信计算[BLW08]。它还允许使用ABY和FRESCO作为后端，而专有的后端不能自由使用。内积示例只需要不到10行代码，没有注释和空行。
TinyGarble - 这个框架只实现了Yao的半诚实安全的混淆乱码电路[SHS+15]。Hastings等人无法在这个框架中运行他们所有的例子。
Wysteria - 这个框架实现了一个特定领域的语言，在半诚实环境下，只有二进制计算，且是不诚实大多数[RHH14]。Hastings等人无法在这个框架中运行他们所有的例子。