Experimental Examination of Secure Two-Party Controller Computation
作者: Kaoru Teranishi, Jihoon Suh, Takashi Tanaka
分类: eess.SY, cs.CR
发布日期: 2026-05-12
备注: 6 pages, 5 figures
💡 一句话要点
提出安全的双方控制器计算协议以解决实时控制问题
🎯 匹配领域: 支柱五：交互与反应 (Interaction & Reaction)
关键词: 安全计算 动态控制器 秘密共享 实时控制 云平台
📋 核心要点
- 现有的加密控制方案在实时性和计算效率上存在不足，尤其是在动态控制器的长期运行中。
- 论文提出了一种新的安全双方计算协议，能够在不解密控制器状态的情况下，持续运行动态控制器。
- 实验结果显示，该协议在商业云平台上成功实现，能够有效稳定倒立摆，尽管存在通信开销。
📝 摘要（中文）
最近提出了一种基于秘密共享的安全双方计算协议，用于运行动态控制器。与基于同态加密的加密控制方案不同，该协议能够在无限时间范围内操作动态控制器，而无需进行控制器状态解密、重置或输入重新加密。然而，双方设置引入了计算方之间的额外在线通信，这可能会影响实时可行性。本研究通过在商业云平台上实施该协议，并在倒立摆测试平台上进行实验，展示了该协议的可行性。实验结果表明，尽管存在在线通信开销，所提出的协议成功稳定了摆体。
🔬 方法详解
问题定义：本论文旨在解决动态控制器在安全计算中的实时性问题。现有方法在长时间运行时需要频繁解密和重置控制器状态，影响了系统的效率和稳定性。
核心思路：提出的协议通过秘密共享技术，允许在不解密控制器状态的情况下，持续进行控制计算，从而避免了传统方法的局限性。
技术框架：该协议的整体架构包括数据共享、控制计算和结果反馈三个主要模块。计算方通过在线通信共享必要的信息，以实现实时控制。
关键创新：最重要的技术创新在于实现了动态控制器的安全计算，而无需进行状态解密或重置，这与现有的同态加密方法有本质区别。
关键设计：在协议设计中，关键参数包括共享数据的安全性和通信延迟的优化，确保在保证安全性的同时，尽可能降低实时控制的延迟。具体的损失函数和网络结构设计则依赖于控制系统的特性。
🖼️ 关键图片
📊 实验亮点
实验结果表明，所提出的协议在倒立摆测试中成功稳定了摆体，尽管存在在线通信开销，依然能够实现实时控制。这一成果展示了协议在实际应用中的可行性，为安全控制系统的设计提供了新的思路。
🎯 应用场景
该研究的潜在应用领域包括自动驾驶、无人机控制和工业自动化等需要实时反馈和高安全性的动态控制系统。通过实现安全的控制计算，可以在保护数据隐私的同时，确保系统的稳定性和可靠性，具有重要的实际价值和未来影响。
📄 摘要（原文）
A secure two-party computation protocol for running dynamic controllers over secret sharing has recently been proposed. Unlike encrypted control schemes based on homomorphic encryption, this protocol enables operating dynamic controllers for an infinite time horizon without controller-state decryption, controller-state reset, or input re-encryption. However, the two-party setting introduces additional online communication between the computing parties, which may hinder real-time feasibility. In this study, we demonstrate the feasibility of the protocol through implementation on a commercial cloud platform with an inverted pendulum testbed. Experimental results show that the proposed protocol successfully stabilized the pendulum despite the online communication overhead.