We study two problems of private matrix multiplication, over a distributed computing system consisting of a master node, and multiple servers that collectively store a family of public matrices using Maximum-Distance-Separable (MDS) codes. In the first problem of Private and Secure Matrix Multiplication (PSMM) from colluding servers, the master intends to compute the product of its confidential matrix $\mathbf{A}$ with a target matrix stored on the servers, without revealing any information about $\mathbf{A}$ and the index of target matrix to some colluding servers. In the second problem of Fully Private Matrix Multiplication (FPMM) from colluding servers, the matrix $\mathbf{A}$ is also selected from another family of public matrices stored at the servers in MDS form. In this case, the indices of the two target matrices should both be kept private from colluding servers. We develop novel strategies for the two PSMM and FPMM problems, which simultaneously guarantee information-theoretic data/index privacy and computation correctness. We compare the proposed PSMM strategy with a previous PSMM strategy with a weaker privacy guarantee (non-colluding servers), and demonstrate substantial improvements over the previous strategy in terms of communication and computation overheads. Moreover, compared with a baseline FPMM strategy that uses the idea of Private Information Retrieval (PIR) to directly retrieve the desired matrix multiplication, the proposed FPMM strategy significantly reduces storage overhead, but slightly incurs large communication and computation overheads.


翻译:我们研究的是私人矩阵乘法的两个问题,即由主节点组成的分布式计算系统,以及使用最大偏差可分离代码(MDS)集体存储一组公共矩阵的多个服务器。在第一个问题是从串通服务器中选择私人和安全矩阵乘法(PSMM)(PSMM)(PSM)(PSMM)(PSM))的第一个问题中,船长打算用存储在服务器上的目标矩阵来计算其保密矩阵的产物($\mathbf{A}),同时不透露任何关于美元和目标矩阵指数的信息,而将目标矩阵的指数略微透露给某些串通服务器。在第二个问题中,完全私隐母矩阵乘法(FPMM(FMM)(FM(FM)计算)的第二个问题中,我们将完全私隐私隐性矩阵乘法(FMM(FM)的计算法(PMMS)的第二个问题和计算方法(PMMMS(MS)的较弱的存储策略与先前的计算战略(PMMMS)比重的计算战略(PMMMS(PMMS)比前的基)比重(PMS(PMMS)比重)比前的计算战略。

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