論文の概要: Privacy-Preserving Verifiable Neural Network Inference Service

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.07468v2
• Date: Wed, 13 Nov 2024 03:07:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-14 12:31:36.871374
• Title: Privacy-Preserving Verifiable Neural Network Inference Service
• Title（参考訳）: プライバシ保護による検証可能なニューラルネットワーク推論サービス
• Authors: Arman Riasi, Jorge Guajardo, Thang Hoang,
• Abstract要約: 我々は,クライアントデータサンプルのプライバシを保存するために,プライバシ保護と検証が可能なCNN推論手法を開発した。 vPINは、クライアントデータのプライバシ保証と証明可能な検証性を提供しながら、証明サイズの観点から高い効率を達成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.131956503199438
• License:
• Abstract: Machine learning has revolutionized data analysis and pattern recognition, but its resource-intensive training has limited accessibility. Machine Learning as a Service (MLaaS) simplifies this by enabling users to delegate their data samples to an MLaaS provider and obtain the inference result using a pre-trained model. Despite its convenience, leveraging MLaaS poses significant privacy and reliability concerns to the client. Specifically, sensitive information from the client inquiry data can be leaked to an adversarial MLaaS provider. Meanwhile, the lack of a verifiability guarantee can potentially result in biased inference results or even unfair payment issues. While existing trustworthy machine learning techniques, such as those relying on verifiable computation or secure computation, offer solutions to privacy and reliability concerns, they fall short of simultaneously protecting the privacy of client data and providing provable inference verifiability. In this paper, we propose vPIN, a privacy-preserving and verifiable CNN inference scheme that preserves privacy for client data samples while ensuring verifiability for the inference. vPIN makes use of partial homomorphic encryption and commit-and-prove succinct non-interactive argument of knowledge techniques to achieve desirable security properties. In vPIN, we develop various optimization techniques to minimize the proving circuit for homomorphic inference evaluation thereby, improving the efficiency and performance of our technique. We fully implemented and evaluated our vPIN scheme on standard datasets (e.g., MNIST, CIFAR-10). Our experimental results show that vPIN achieves high efficiency in terms of proving time, verification time, and proof size, while providing client data privacy guarantees and provable verifiability.
• Abstract（参考訳）: 機械学習はデータ分析とパターン認識に革命をもたらしたが、リソース集約的なトレーニングはアクセシビリティに制限がある。 機械学習・アズ・ア・サービス(MLaaS)は、ユーザがデータサンプルをMLaaSプロバイダに委譲し、事前トレーニングされたモデルを使用して推論結果を得ることを可能にすることで、これを単純化する。 その利便性にもかかわらず、MLaaSを活用することは、クライアントに重大なプライバシと信頼性の懸念をもたらす。 具体的には、クライアントの問い合わせデータからの機密情報を敵のMLaaSプロバイダにリークすることができる。 一方、検証可能性保証の欠如は、バイアスのある推論結果や不公平な支払い問題を引き起こす可能性がある。 検証可能な計算やセキュアな計算に依存するような、既存の信頼できる機械学習技術は、プライバシと信頼性に関する懸念に対してソリューションを提供するが、クライアントデータのプライバシを同時に保護し、証明可能な推論検証性を提供するには不足している。 本稿では,クライアントデータサンプルのプライバシを保護し,推論の妥当性を確保しつつ,プライバシ保護と検証が可能なCNN推論スキームであるvPINを提案する。 vPINは、部分的同型暗号化と、望ましいセキュリティ特性を達成するために、知識技術の簡潔な非対話的議論を利用する。 vPINにおいて、同型推論評価のための証明回路を最小化するために様々な最適化手法を開発し、その効率と性能を改善した。 我々は、標準データセット(例えば、MNIST、CIFAR-10)でvPINスキームを完全に実装し、評価した。 実験の結果,vPINは検証時間,検証時間,証明サイズの観点から高い効率性を実現し,クライアントデータのプライバシ保証と検証性を実現していることがわかった。

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