Fidelius示例教程
您可以通过本页面了解如何在 Fidelius 中运行一个示例程序。
基于 Iris 数据集的 K-Means 聚类算法
基于 Iris 数据集的 K-Means 聚类是机器学习中一个非常经典的学习示例，这里我们介绍一下如何在 Fidelius 中实现这个例子。
Iris 鸢尾花数据集
Iris 鸢尾花数据集内包含 3 类鸢尾花，分别为山鸢尾（Iris-setosa）、变色鸢尾（Iris-versicolor）和维吉尼亚鸢尾（Iris-virginica），共 150 条记录，每类各 50 个数据，每条记录都有 4 项特征：花萼长度、花萼宽度、花瓣长度、花瓣宽度。
- sepallength：萼片长度
- sepalwidth：萼片宽度
- petallength：花瓣长度
- petalwidth：花瓣宽度
以上四个特征的单位都是厘米（cm）
Iris数据集部分展示如下：
| sepal_length | sepal_width | petal_length | petal_width | species | |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 5.1 | 3.5 | 1.4 | 0.2 | Iris-setosa |
| 1 | 4.9 | 3.0 | 1.4 | 0.2 | Iris-setosa |
| 2 | 4.7 | 3.2 | 1.3 | 0.2 | Iris-setosa |
| 3 | 4.6 | 3.1 | 1.5 | 0.2 | Iris-setosa |
| 4 | 5.0 | 3.6 | 1.4 | 0.2 | Iris-setosa |
| 5 | 5.4 | 3.9 | 1.7 | 0.4 | Iris-setosa |
| 6 | 4.6 | 3.4 | 1.4 | 0.3 | Iris-setosa |
| 7 | 5.0 | 3.4 | 1.5 | 0.2 | Iris-setosa |
| 8 | 4.4 | 2.9 | 1.4 | 0.2 | Iris-setosa |
| 9 | 4.9 | 3.1 | 1.5 | 0.1 | Iris-setosa |
K-Means 聚类算法
K 均值聚类(K-Means)是最著名的划分聚类算法，简洁和高效使得他成为所有聚类算法中最广泛使用的。其认为两个目标的距离越近，其相似度越大。
算法步骤：
- 选择初始化的 k 个样本作为初始聚类中心 a = a1, a2, ... ak;
- 针对数据集中每个样本 xi 计算它 k 个聚类中心的距离并将其分到距离最小的聚类中心所对应的类中；
- 针对每个类别 aj，重新计算它的聚类中心，即属于该类的所有样本的质心；
- 重复上面 2 3 两步操作，直到达到某个中止条件（迭代次数、最小误差变化等）。
K-Means算法通常使⽤肘部法则来选择 K 值。肘部法则考察聚类后全体样本的误差平⽅和 SSE，将 SSE 随 K 值的变化由快速下降转变为缓慢变化的拐点处的 K 值，作为最佳聚类簇数。
肘部法则选择 K 值的依据：随着聚类数 K 的增⼤，样本划分会更加精细，每个簇的聚合程度会逐渐提⾼，那么误差平⽅和 SSE ⾃然会逐渐变⼩。且当 K ⼩于真实聚类数时，K 的增⼤会⼤幅增加每个簇的聚合程度，故 SSE 的下降幅度会很⼤；当 K 达到真实聚类数时，再增加 K 所得到的聚合程度，回报就会迅速变⼩，所以 SSE 的下降幅度会骤减，然后随着K值的继续增⼤⽽趋于平缓。也就是说 SSE 与 K 之间的关系就像⼿肘的形状，这个肘部对应的K值就是数据的真实聚类数。
使⽤K-Means对数据集iris进⾏聚类分析：加载iris数据集，按照4个特征，使⽤肘部法则确定最佳的K值，然后使⽤KMeans类进⾏聚类，最后可视化聚类结果。
在 Fidelius 中运行 K-Means
1.准备 iris 数据集的封存数据
$ data_provider --data-url /path/to/ypc/bin/iris.data --plugin-path /usr/local/lib/libiris_reader.so --sealed-data-url iris.sealed --output iris.sealed.output --sealer-path /usr/local/lib/edatahub.signed.so
注意：--data-url为 iris 数据集的文件路径。
2.为数据提供方生成 Secp256k1 密钥对，密钥对生成在 $HOME/.yeez.key/ 路径下
$ keymgr_tool --create
3.数据提供方使用 Secp256k1 的私钥签名 iris 数据集的数据哈希
$ keymgr_tool --sign $DATA_HASH --sign.hex --sign.private-key $SEALED_PRIVATE_KEY
注意: $DATA_HASH 为步骤1中输出文件（iris.sealed.output）中的 data_id 字段，$SEALED_PRIVATE_KEY 为步骤2中密钥对文件的 private_key 字段。
4.为数据使用方生成 Secp256k1 密钥对，数据使用方可以不依赖于 SGX 环境生成密钥对
$ yterminus --gen-key --no-password --output iris.key.json
5.获取 K-Means 算法的算法哈希
$ ydump --enclave /usr/local/lib/iris_parser.signed.so --output info.json
6.加密 K-Means 算法的输入参数
$ yterminus --dhash $DATA_HASH --tee-pubkey $PROVIDER_PUBLIC_KEY --use-param 123 --param-format text --use-enclave-hash $ENCLAVE_HASH --output iris_param.json --use-privatekey-file iris.key.json
注意：$DATA_HASH 为步骤1中输出文件（iris.sealed.output）中的 data_id 字段， $PROVIDER_PUBLIC_KEY 为步骤2中密钥对文件的 public_key 字段，$ENCLAVE_HASH 为步骤5中输出文件 info.json 的 enclave-hash 字段。
7.在 iris 数据集上运行 K-Means 算法
$ GLOG_logtostderr=1 fid_analyzer --sealed-data-url iris.sealed --sealer-path /usr/local/lib/edatahub.signed.so --parser-path /usr/local/lib/iris_parser.signed.so --keymgr /usr/local/lib/keymgr.signed.so --source-type json --param-path iris_param.json --result-path iris.result.encrypted --check-data-hash $DATA_HASH
注意：$DATA_HASH为步骤1中输出文件（iris.sealed.output）中的data_id字段。
8.解密分析结果
$ yterminus --decrypt-hex $ENCRYPTED_RESULT --use-privatekey-file iris.key.json --output result.output
注意：$ENCRYPTED_RESULT为步骤7中输出文件 iris.result.encrypted 的 encrypted-result 字段。