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T∕CSEE XXXX-YYYY 基于隐私计算的电力数据共享业务互联互通接口规范(2024征求意见稿).docx
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1、T/CSEE团体标准发 布中国电机工程学会20XXXXXX实施20XXXXXX发布基于隐私计算的电力数据共享业务互联互通接口规范(草案)Interface Specification for Interconnection of Power Data Sharing Services Based on Privacy-Preserving Computation (Draft)(初稿)T/CSEE XXXXYYYY代替 T/XXXXICS 19.020CCS K851XX/T XXXXXXXXX目 次前 言III1 范围42 规范性引用文件43 术语和定义44 缩略语55 隐私计算基本要求65
2、.1 隐私计算应用场景65.2 隐私计算参与方65.3 隐私计算典型流程76 互联互通概设86.1 互联互通意义86.2 互联互通框架86.3 互联互通总体架构87 互联互通对象97.1 对象实体97.2 对象关系98 互联互通协议108.1 节点互联协议108.1.1 节点发现108.1.2 节点管理108.1.3 节点更新118.2 项目互联协议118.2.1 项目创建118.2.2 项目查询118.2.3 项目更新118.2.4 项目删除118.3 流程互联协议128.3.1 流程创建128.3.2 流程查询128.3.3 流程审批128.3.4 流程更新128.3.5 流程删除128.
3、4 作业互联协议128.4.1 作业创建128.4.2 作业查询138.4.3 作业启动138.4.4 作业停止138.4.5 作业重跑138.5 任务互联协议138.5.1 任务启动138.5.2 任务查询138.5.3 任务停止148.5.4 任务回调148.5.5 任务重跑148.5.6 任务结果上报148.6 组件互联协议148.6.1 组件注册148.6.2 组件查询148.6.3 组件检查158.6.4 组件注销158.7 统一资源互联协议158.7.1 数据集互联协议158.7.2 模型互联协议169 互联互通要求169.1 通信要求169.2 数据安全合规要求169.3 性能要
4、求189.4 准确性要求18附 录 A19前 言本文件按照中国电机工程学会标准化管理办法、中国电机工程学会标准化管理办法实施细则的要求,依据GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电机工程学会提出。本文件由中国电机工程学会电力信息化标准专业委员会技术归口和解释。本文件起草单位:国家电网有限公司大数据中心、国网智能电网研究院有限公司、云南电网有限责任公司、中国大唐集团科学技术研究总院、中国电力建设集团有限公司、国网山东省电力公司、国网河北省电力有限公司、国网北京市
5、电力公司、国网上海市电力公司、国网浙江省电力有限公司、国网安徽省电力有限公司。本文件主要起草人:朱洪斌、刘圣龙、江伊雯、石聪聪、于鹏飞、张春林、杨国玉、朱晨、吕艳丽、姜嘉伟、安冰、高原、翟雨佳、周鑫、吴裔、严莉、康之增、王超、胡聪、毛冬、陈剑飞、于航、彭潇、李云昭、赵涛。本文件首次发布。本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电机工程学会标准执行办公室(地址:北京市西城区白广路二条1 号,100761,网址:http:/,邮箱:cseebz)。IIIT/CSEE #2023基于隐私计算的电力数据共享业务互联互通接口规范1 范围为了更好利用隐私计算技术实现电力数据的跨业务融合应用,破解“数据孤岛
6、”困境,本文件规定了电力数据多方协同建模和分析预测时,与合作方隐私计算平台之间的接口规范,包括数据联邦学习建模和多方安全计算时的信息交互技术框架和接口要求,以满足与合作方不同技术架构下的隐私计算互联互通需求。本文件适用于隐私计算电力数据共享业务中的互联互通开发、测试,以及电力数据多方融合应用业务建设时的隐私计算技术选型。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 25069-2010 信息安全技术 术语GB/T 35273-20
7、20 信息安全技术 个人信息安全规范JR/T 01962020 多方安全计算金融应用技术规范BDC 79-2021 隐私计算 跨平台互联互通 第1部分:总体框架3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1隐私计算 privacy-preserving computation在保证数据提供方不泄露原始数据的前提下,对数据进行分析计算的一类信息技术,保障数据在产生、存储、计算、应用、销毁等数据流转全过程的各个环节中“可用不可见”。1. 术语条目注1:隐私计算常用技术方案有多方安全计算(Secure Multi-Party Computation)、联邦学习(Federated Learning
8、)、可信执行环境( Trusted Execution Environment)等。2. 术语条目注2:隐私计算常用的底层技术有混淆电路(Garbled Circuit)、 不经意传输(Oblivious Transfer)、秘密分享(Secret Sharing)、同态加密(Homomorphic Encryption)等。来源:BDC 79-2021,3.13.2联邦学习 federal learning拥有本地数据的两方或多方开展机器学习联合建模,各方在建模过程中不交换本地数据,而是交换本地训练的局部参数或中间结果,从而协同构建基于各方数据的全局模型。3.3隐私计算节点 privacy-
9、preserving computation node各隐私计算技术平台部署的互联互通网络基本组成单元,对外提供交互接口。来源:BDC 79-2021,3.53.4隐私计算平台 privacy-preserving computation platform一套完整的、严密的用于实现隐私计算功能的技术平台。来源:BDC 79-2021,3.33.5参与方 parties一个或一组自然人或法人,指参与隐私计算跨平台互联互通任务的主体,包含发起方、数据方、算法方、计算方、结果方、协调方等多种角色。来源:BDC 79-2021,3.23.6互联互通 interconnection不同系统架构、功能实现
10、方案或算法原理的异构隐私计算平台之间,通过约定最小必要范围的互通协议、接口和实体等定义,能够跨平台地进行数据多方协同交互,共同完成同一隐私计算任务。来源:BDC 79-2021,3.44 缩略语下列缩略语适用于本文件。HTTP:超文本传输协议(Hyper Text Transfer Protocol)HTTPS:超文本安全传输协议(Hyper Text Transfer Protocol over Secure socket layer)RPC:远程过程调用(Remote Procedure Call)TCP:传输控制协议(Transmission Control Protocol)TLS:传
11、输层安全协议(Transport Layer Security)Web:万维网(World Wide Web)XML:可扩展标记语言(Extensible Markup Language)WOE:证据权重(Weight of Evidence)IV:信息价值(Information Value)4.1加密 encipherment/encryption对数据进行密码变换以产生密文的过程。一般包含一个变换集合,该变换使用一套算法和一套输入参量。输入参量通常被称为密钥。4.2算法 algorithm用于完成隐私计算任务的一系列指令,能够对一定规范的输入,获得所要求的输出。4.3算法组件 algor
12、ithm component用于执行隐私计算任务的一种可代替、可组合的部件,封装了算法功能的实现并提供一系列可用的接口。4.4互联互通网络 interconnection network指不同隐私计算技术平台部署后相互连接,通过交互与协同连接形成的提供跨平台联合隐私计算服务的网络。来源:BDC 79-2021,3.45 隐私计算基本要求5.1 隐私计算应用场景隐私计算的应用可根据实际场景需求灵活进行扩展、组合或新增,主要分类如下:a) 隐私集合求交:支持对两方或多方不同数据集进行安全求交,在不泄露交集外其他数据的前提下输出正确交集。b) 隐私信息检索:支持对两方或多方不同数据集进行依据某条件的
13、数据检索,在保证查询方不会泄露查询目标,且不能从被查询方获得查询结果之外的其他信息的前提下,输出正确的检索结果。c) 联合基础运算: 支持对两方或多方不同数据集进行安全数值运算,如加、减、乘、除、数乘等; 支持对两方或多方不同数据集进行安全单元运算,如标量运算、矢量运算、矩阵运算、多维数组运算等; 支持对两方或多方不同数据集进行安全逻辑运算,如与运算、或运算、非运算、与非运算、或非运算、与或非、异或运算、同或运算等。d) 联合统计分析:支持对两方或多方不同数据集进行各种统计分析,如求和、平方和、均值、方差、分位数等计算。e) 联邦学习: 联邦特征工程:支持对两方或多方不同数据集进行特征工程,如
14、在保护标签信息不被泄露的前提下,进行WOE和IV值计算等; 联邦建模:支持对两方或多方不同数据集的特征和标签进行模型训练,如回归算法、决策树算法、聚类算法等; 联邦预测:支持通过两方或多方不同数据集,使用已有模型对具有指定特征的数据进行预测,并输出正确的预测结果; 联邦模型评估:支持对已有隐私计算模型进行模型评估,并输出常见的模型评估指标。5.2 隐私计算参与方在一个完整的隐私计算中,包含的逻辑角色包括:a) 任务发起方:任务发起方是发起隐私计算任务的角色,并在任务执行前核实各方资源。任务发起方可兼任计算方、任务调度方、结果使用方等角色;b) 任务调度方:任务调度方是分发隐私计算任务,分配控制
15、各方资源及协调各方行为的角色,通过协调数据提供方、计算方、算法提供方等角色来完成隐私计算任务,宜获得可信第三方的认证。任务调度方可由任务发起方兼任;c) 算法提供方:算法提供方是根据隐私计算的任务需求,提供隐私计算算法组件和算法描述的角色。算法组件包括计算逻辑、算法实现和算法参数,算法描述包括算法的版本号、接口说明、安全性说明、兼容性说明等;d) 数据提供方:数据提供方是提供执行隐私计算任务所需的数据的角色,为联合建模、分析预测任务提供模型训练数据和分析预测数据;e) 计算方:计算方是提供执行隐私计算任务所需算力的角色。计算方自身算力不足时,可能会设立辅助计算方的角色进行辅助计算。计算方可与其
16、他计算方执行协同计算,并确保任务执行过程不会造成隐私数据泄露;f) 结果使用方:结果使用方是最终获得隐私计算任务计算结果的角色。只有结果使用方才能获取计算的最终结果,其它非结果使用方不能获得结果,也不能通过中间计算过程,计算或推断出最终结果。5.3 隐私计算典型流程隐私计算典型工作流程如图1所示,各阶段工作内容为:a) 任务创建:任务发起方利用调度方发起隐私计算任务;b) 任务分配:调度方将任务下发到每个数据提供方的计算节点,当某个节点有辅助计算节点时,在任务运行过程中会将某个计算逻辑下发到辅助计算节点;c) 数据输入:数据提供方的计算节点获取本地数据并进行本地计算;d) 任务计算:数据提供方
17、的计算节点进行交互,完成隐私计算任务;如有辅助计算方,辅助计算节点同时参与隐私计算计算任务;e) 结果分析:结果使用方从各个计算节点获取结果数据,合并成最终结果。图 1 隐私计算工作流程图6 互联互通概设6.1 互联互通意义不同隐私计算平台在系统架构、实现方案、算法原理等方面存在差异,无法直接建立连接并共同执行隐私计算任务,因此必须提出异构隐私计算平台之间的互联互通方案。通过约定最小必要范围的互通协议、标准化的接口定义以及明确的实体交互规则,异构隐私计算平台能够实现跨平台的数据多方协同交互,共同完成同一隐私计算任务,进而有效支持多方数据融合共享。实现与合作方异构隐私计算平台间的互联互通协作,才
18、能彻底的打破“数据孤岛”,保障电力数据安全多方共享协同,促进电力行业数据要素流通和价值释放。6.2 互联互通框架通过建立协议接口规范,实现异构隐私计算平台之间的兼容与互联互通。如图2所示,电力应用隐私计算互联互通包含三个层次。图2 电力隐私计算互联互通框架a) 节点的互联互通,参与隐私计算任务的不同节点可以相互发现、合作授权、建立连接,是跨平台互联互通的最基础环节;b) 资源的互联互通,已建立连接的节点间可以相互发现、申请、使用对方的数据资源、算法资源、模型资源等,在节点互联的基础上实现资源互通;c) 算法组件的互联互通,在节点、资源互通的基础上,通过调用相同的算法组件或按照已约定的交互协议执
19、行算法,实现具体计算任务的协同。6.3 互联互通总体架构电力隐私计算互联互通总体架构包含以下部分:a) 对外接口:对节点互联、统一资源和算法组件互联协议中的核心流程进行接口设计和功能实现,供上层业务场景调用。b) 互联协议:互联协议覆盖节点、项目、流程、作业、任务、资源和算法组件维度的互联协议栈。c) 通信协议:隐私计算互联互通以统一的平台间通信要求为基础,包括通信接口、通信框架、数据格式、加密传输机制、网络环境等。图3 隐私计算互联互通总体架构7 互联互通对象7.1 对象实体电力隐私计算互联互通最小必要的实体元素如下,参与互联互通的各方需要对齐这些实体元素的定义和数据结构,对与节点互通无关的
20、个性化属性不做限制。a) 节点(Node):隐私计算生态中的抽象功能单元,用来指代由机构或组织部署的隐私计算平台;b) 数据集(Dataset):可供参与隐私计算的数据资源;c) 项目(Project):面向特定目标的,提供一项独特产品、服务或成果的隐私计算方案,该实体为可选项;d) 组件(Component):独立执行隐私计算任务的模块单元,其经过封装、符合开放接口规范、可以完成某个特定计算或算法,可独立部署;e) 流程(Flow):采用DAG结构定义的、可编排的隐私计算作业运行模板;f) 作业(Job):一个隐私计算流程通过配置运行参数后的运行实例;g) 任务(Task):组件运行实例的载
21、体,每个运行实例通过任务来管理;h) 模型(Model):指通过隐私计算技术训练完成,可用于进一步推理的模型,或是已有的现成模型。7.2 对象关系参与互联互通合作的异构平台作为节点(Node)加入到互联互通网络,一个节点可以创建多个项目(Project),每个项目中可能包含多个参与该互联互通项目的多个节点。通过项目实体来统一管理项目中相关的节点、数据集(Dataset)和模型(Model)等资源,项目中多个合作的节点可以创建多个流程(Flow)流程运行多次生成多个作业(Job),不同作业可以按照“Conf通用化设计”配置不同的运行时参数,一个作业可能由多个任务(Task)组成,任务承接作业中对
22、应的运行时参数配置,每个任务通过调度底层组件(Component)对应的算法资源进而执行任务,生成模型、报告等隐私计算结果。每个组件都是独立的算法模块,例如:PSI、LR等,组件可以按照“DAG通用化设计”提前配置调度顺序、输入输出关系等,从而编排形成一个具有完整计算逻辑的流程,作业和任务按照DAG配置和Conf配置调度和运行相应资源,生成对应结果。结合7.1实体定义,实体间的关系图如图4所示。图4 隐私计算互联互通组最小必要对象8 互联互通协议8.1 节点互联协议节点互联协议是对异构隐私计算平台间的节点发现、节点管理和节点更新等互联操作内容与流程进行规范。节点互联协议是隐私计算跨平台互联互通
23、的基础。8.1.1 节点发现节点发现约定节点基本信息查询、合作节点查询和节点合约查询的技术要求。a) 节点基本信息查询:根据节点ID,查询该节点基本信息;b) 合作节点查询:发起方查询合作方节点信息,无需鉴权;c) 节点合约查询:发起方向合作方查询合约状态,确认回调失败的兜底操作。8.1.2 节点管理节点管理约定了节点签约、节点合约确认、节点签约取消、节点健康检查、节点解约的技术要求。a) 节点签约:根据节点ID、节点名称、节点描述、节点认证方式、签约有效期、对外服务地址等有效信息,发起方向合作方申请签约,且签约结果需等待对方通知,节点双方签约成功会生成有效的合约ID;b) 节点合约确认:在合
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