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IEEE TIFS'22:通信高效的安全联邦学习方案
安全联邦学习允许多个参与方在一个半可信云服务器的协助下共同训练一个机器学习模型,同时能够保护每个参与方的输入数据不被泄漏。2017年,谷歌利用秘密共享这一密码工具实现了一个安全联邦学习方案。在谷歌的方案中,为了进行训练,每个参与方会进行多轮训练,在每一轮训练中都使用秘密共享技术来生成并传递数据掩码,从而利用掩码来保护数据。该掩码会在服务器对所有参与方的数据进行聚合时消除,保证训练过程的正确性。然而,谷歌的方案中有一个严重的问题:在每一轮训练中,每个参与方都要为其他参与方生成并分发秘密份额。这极大增加了联邦学习系统中的通信轮数与通信量,也是谷歌的联邦学习方案无法实用化部署的重要原因之一。为了解决这个问题,我们基于格密码构造了多用秘密共享方案MuS,实现了每个用户在初始轮后,无需通过网络即可在本地计算更新其他用户的秘密份额,极大降低了秘密共享本身的带宽消耗。本文进一步利用MuS构造了具有通信高效特性的安全联邦学习方案LaF。得益于MuS的特性,LaF的训练过程中,每个参与方仅在本地更新秘密,同时更新的秘密还能够抵抗量子计算机的攻击。该结果“LaF: