연합 학습에 대한 작업 방법

동형 암호화는 연합 학습 실험에 추가 보안 및 개인정보 보호정책을 추가하기 위한 선택적 암호화 방법입니다. 연합 학습 실험에서 동형 암호화가 적용되면 당사자는 동형으로 암호화된 모델 업데이트를 집계자에게 전송합니다. 집계기에는 개인 키가 없으며 동형으로 암호화된 모델 업데이트만 볼 수 있습니다. 예를 들어, 집계기는 당사자의 훈련 데이터에 대한 정보를 발견하기 위해 모델 업데이트를 리버스 엔지니어링할 수 없습니다. 집계기는 모델 업데이트를 암호화된 양식으로 융합하여 집계된 모델을 암호화합니다. 그런 다음 집계자는 복호화를 위해 개인 키를 사용하고 다음 훈련 라운드를 계속할 수 있는 참여 당사자에게 암호화된 집계 모델을 전송합니다. 참여 당사자만 모델 데이터를 복호화할 수 있습니다.

지원되는 프레임워크 및 융합 메소드

완전 동형 암호화 (FHE) 는 다음 모델 프레임워크에 대해 단순 평균 융합 방법을 지원합니다.

• Tensorflow
• Pytorch
• scikit-learn 분류
• scikit-learn 회귀

시작하기 전에

동형 암호화 사용을 시작하려면 실험이 다음 요구사항을 충족하는지 확인하십시오.

• 하드웨어 스펙은 최소 소형이어야 합니다. 적용하는 암호화 레벨에 따라 더 강력한 데이터 암호화로 인한 자원 이용을 수용하기 위해 더 큰 하드웨어 스펙이 필요할 수 있습니다. 집계자 구성의 암호화 레벨 테이블을 참조하십시오. - 소프트웨어 스펙은 fl-rt23.1-py3.10입니다.

• FHE는 Python 클라이언트 버전 1.0.263 이상에서 지원됩니다. 모든 당사자는 동일한 Python 클라이언트 버전을 사용해야 합니다.

집계자 (admin) 구성

연합 학습 실험을 작성할 때 다음 단계를 수행하십시오.

1. 구성 탭에서 "동형 암호화 사용" 을 토글하십시오.
2. 하드웨어 스펙에 대해 소형 이상을 선택하십시오. 적용하는 암호화 레벨에 따라 동형 암호화를 위한 자원 이용을 수용하기 위해 더 큰 하드웨어 스펙이 필요할 수 있습니다.
3. 모델 사양에 대한 모델 파일을 선택할 때 암호화되지 않은 초기 모델을 업로드해야 합니다.
4. Fusion method에 대해 "Simple average (encrypted)" 를 선택하십시오. 다음을 클릭하십시오.
5. 하이퍼 매개변수 정의 탭에서 고급 표시 를 선택하십시오.
6. 암호화 레벨에서 암호화 레벨을 선택하십시오.
   암호화 레벨이 높을수록 보안 및 정밀도가 증가하고 더 높은 자원 소비 (예: 계산, 메모리, 네트워크 대역폭) 가 필요합니다. 기본값은 암호화 레벨 1입니다.
   암호화 레벨에 대한 설명은 다음 표를 참조하십시오.

보안 은 일반적으로 공격자가 암호화를 중단하기 위해 수행해야 하는 조작 수로 측정되는 암호화의 강도입니다.
정밀도 는 암호화 시스템 결과의 정밀도입니다. 정밀도 레벨이 높을수록 암호화로 인한 모델의 정확도 손실이 줄어듭니다.

집계자 (당사자) 에 연결

다음 단계에서는 동형 암호화에 필요한 구성만 표시합니다. 연합 학습에서 동형 암호화 사용에 대한 단계별 학습은 FHE 샘플을 참조하십시오.

일반 엔드-투-엔드 당사자 커넥터 스크립트를 작성하는 방법을 보려면 집계기 (당사자) 에 연결을 참조하십시오.

1. 다음 명령을 사용하여 FHE가 있는 Python 클라이언트를 설치하십시오.
   pip install 'ibm_watsonx_ai[fl-rt23.1-py3.10,fl-crypto]'

2. 다음과 같이 당사자를 구성하십시오.

   party_config = {
       "local_training": {
           "info": {
               "crypto": {
                   "key_manager": {
                       "key_mgr_info": {
                           "distribution": {
                               "ca_cert_file_path": "path of the root certificate file identifying the certificate authority",
                               "my_cert_file_path": "path of the certificate file of the party issued by the certificate authority",
                               "asym_key_file_path": "path of the RSA key file of the party"
                               } 
                           }  
                       }  
                   }  
               }  
           }  
       }
   }
   

3. 구성 후에 당사자 커넥터 스크립트를 실행하십시오.