Fidelius开发教程

介绍

简介

Fidelius 提供了自定义算法的能力。此处的算法用于分析数据，并将分析结果交付给用户。

Fidelius 的算法实现基于 C/C++1。一个算法是指一个运行在可信执行环境（TEE）中的代码，由于目前主要的支持硬件为 Intel SGX，因此编程方式符合 Intel SGX 的编程规范。

本文介绍的算法开发基于 Fidelius 的最新版本，请检查自己的版本。

Hello World

需要 git clone example，然后软链接到 example 目录下，需要解释编译的步骤，release 版本签名的步骤，执行的步骤需要解释各个文件的作用和意义 下面来看一个完整的 hello world 程序。

#include ”corecommon/ crypto / stdeth . h”

#include ” stbox / tsgx / log . h”

#include ”ypc_t/ a n a l y z e r / algo_wrapper . h”

#include ”ypc_t/ a n a l y z e r /macro . h”

class hello_world {

public :

i n l i n e stbox : : bytes do_parse ( const stbox : : bytes &param ) {

LOG(INFO) << ” h e l l o ␣ world ” ;

return param ;

}

};

ypc : : algo_wrapper<ypc : : crypto : : eth_sgx_crypto ,

ypc : : noinput_data_stream ,

hello_world , ypc : : l o c a l _ r e s u l t >

pw ;

YPC_PARSER_IMPL(pw ) ;

algo_wrapper

template<typename Crypto , typename DataSession , typename ParserT ,

typename Result , typename ModelT = void ,

template <typename> c l a s s DataAllowancePolicy = ignore_data_allowance ,

template <typename> c l a s s ModelAllowancePolicy = ignore_model_allowance>

class algo_warpper ;

代码来源core/include/ypc_t/analyzer/algo_wrapper.h

• Crypto：密码协议簇，目前支持 ypc::crypto::eth_sgx_crypto，兼容以太坊。

• DataSession：数据源方式，支持 noinput_data_stream, raw_data_stream,

• sealed_data_stream, multi_data_stream。

• ParserT：表示自定义的算法类。

• Result：表示结果的类型，支持 local_result, onchain_result, offchain_result,forward_result。

• ModelT：表示模型的类型，是 ff::util::ntobject<...>。

• DataAllowancePolicy，表示数据源的许可验证策略，支持 ignore_data_allowance,check_data_allowance。

• ModelAllowancePolicy，表示模型的许可验证策略，支持 ignore_model_allowance,check_model_allowance。

通过对上述参数的选择和组合，可以支持不同的场景。

HPDA

算法的主体通常使用 HPDA（High Performance Data Analysis）完成。HPDA 算法由输入（input）、处理单元（processor）、输出（output）三种不同的功能单元 组成，其中输入、处理有一个或多个，输出仅有一个。

一个 HPDA 算法可以表示一个如下的有向图，其中节点表示功能单元，即输入、处理单元或输出，边表示数据。自然地，输入只有出边，输出只有入边， 处理单元有一个或多个入边，且有一个或多个出边。

算法的执行过程一般分为连个阶段：1）构造 HPDA 的图；2）运行算法。算法一旦开始运行，则会开始读取输入、产生输出，直到所有的输入读取完成。

Iris 为例

c l a s s enclave_iris_means_parser {

public :

enclave_iris_means_parser ( ypc : : data_source ∗ source )

: m_source ( source ){};

i n l i n e stbox : : bytes do_parse ( const stbox : : bytes &param ) {

ypc : : to_type<extra_nt_t> c o n v e r t e r ( m_source ) ;

transform_format t r a n s (& c o n v e r t e r ) ;

typedef hpda : : algorithm : : kmeans : : kmeans_processor<

hpda : : ntobject <i r i s _ d a t a , s p e c i e s > ,

i r i s _ d a t a , double , i i d >

kmeans_t ;

kmeans_t km(&trans , 3 , 0 . 0 0 1 ) ;

hpda : : output : : memory_output <i i d , kmeans_t : : mean_point ,kmeans_t : : average_distance >

mo(km. means_stream ( ) ) ;

mo. get_engine()−>run ( ) ;

. . .

}

protected :

ypc : : data_source ∗m_source ;

};

Y

该算法可以表示为如下的图

图中的边—数据类型

在 HPDA 所表示的有向图中，一条边可以表示为 (A, B)，我们称 A 是 B 的输入源，A 的输出数据类型和 B 的输入数据类型必须一致，否则会产生编译错误。我们将 A 的输出数据类型（或 B 的输入数据类型）称为边 (A, B) 上的数据类型。

边的数据类型为

template<typename . . . ARGS>

f f : : u t i l : : n t o b j e c t ;

data_source

data_source 是一个表示输入的虚基类，其输出为 bytes 类型。一般后面会跟一个 converter，用于将 bytes 转换为自定义的结构。

处理单元（processor）

处理单元用于完成对数据的转换、处理等。目前系统已有的处理单元包括：

• filter 用于过滤，仅输出满足条件的数据。

• concat 用于连接不同的数据，在一个输入源结束后，输出另一个输入源。

• group 用于在指定的域相同的数据上完成相应的操作，这些操作包括取平均 (avg)，求最大 (max)，求最小（min），求和（sum），求数量（count）。

• split 用于将一个输入复制为多个输出。

• kmeans_processor 用于在指定的数据上完成 kmeans 聚类算法。

memory_output

memory_output 是一个将结果存放在内存的输出单元。可以使用如下方式遍历

所有的输出

for ( auto i t : mo. v a l u e s ( ) ) {

. . .

}

自定义处理单元

通常，系统内置的处理单元并不能满足特定的数据处理需求，因此，需要自定义处理单元。此时需要继承 hpda 中的处理单元基类，如下：

typedef f f : : u t i l : : ntobject <sepal_len , sepal_wid ,

petal_len , petal_wid , s p e c i e s > extra_nt_t ;

c l a s s transform_format

':' public hpda : : p r o c e s s o r : : processor_base_t<

extra_nt_t , user_item_t> {

public :

transform_format (

: hpda : : processor_with_output_t<extra_nt_t> ∗ t )

hpda : : p r o c e s s o r : : processor_base_t<

extra_nt_t , user_item_t >(t )

{}

v i r t u a l bool process () {

i f ( ! has_input_value ( ) ) { return f a l s e ;}

auto t = base : : input_value ( ) ;

. . .

m_data . set <s p e c i e s > (t . get <s p e c i e s > ());

base : : consume_input_value ( ) ;

return true ; }

v i r t u a l user_item_t output_value () { return m_data ; }

protected :

user_item_t m_data ;

};

高级

直接访问上下文

上下文是指算法在执行过程中的信息，包括该算法的 hash，与 keymgr 的会话等。可以在算法类中添加如下方法以获得上下文的指针

void set_context ( ypc : : analyzer_context ∗ context ){

m_context = context ;

}

algo_wrapper 会自动检测到该方法的存在，并编译生成相应的代码。

自定义输入数据格式

Fidelius 内置了对于 CSV，mysql 的支持，可以通过定义一个简单的 JSON 描述文件完成文件的加密、读取。然而，对于自定义的文件格式，开发者需要额外的开发工作。

首先，该数据必须可以描述为一个 bytes 的数组，这在大多数场景下是适用的。例如，视频可以描述为一个数组，数组的每一个元素为一帧图像；一个图片可以表示为一个数组，数组的每一个元素为图片中的一个像素点。Fidelius 的算法每次读如数组中的一个或多个元素。受限于 Intel SGX 的内存限制，一个元素的大小通常不超过 128KB。

其次，对于自定义的数据格式，需要实现如下的方法，并编译为.so 的插件库。

void ∗ create_item_reader ( const char ∗ extra_param , i n t l e n ) ;

i n t reset_for_read ( void ∗ handle ) ;

i n t read_item_data ( void ∗ handle , char ∗ buf , i n t ∗ l e n ) ;

i n t close_item_reader ( void ∗ handle ) ;

uint64_t get_item_number ( ) ;