FL2DP: Privacy-Preserving Federated Learning Via Differential Privacy for Artificial IoT

差别隐私 计算机科学 上传 洗牌 身份(音乐) 噪音(视频) 人为噪声 方案(数学) 信息隐私 理论计算机科学 计算机安全 人工智能 数据挖掘 计算机网络 数学 万维网 图像(数学) 程序设计语言 数学分析 频道(广播) 物理 发射机 声学
作者
Chen Gu,Xuande Cui,Xiaoling Zhu,Donghui Hu
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Informatics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:20 (4): 5100-5111 被引量:7
标识
DOI:10.1109/tii.2023.3331726
摘要

Federated learning (FL) is a promising paradigm for collaboratively training networks on distributed clients while retaining data locally. Recent work has shown that personal data can be recovered even though clients only send gradients to the server. To against the gradient leakage issue, differential privacy (DP)-based solutions are proposed to protect data privacy by adding noise to the gradient before sending it to the server. However, the introduced noise affects the training efficiency of local clients, resulting in low model accuracy. Moreover, the identity privacy of clients has not been seriously considered in FL. In this article, we propose FL2DP, a privacy-preserving scheme focusing on protecting the data privacy as well as the identity privacy of clients. Different from the current schemes that add noise sampled from the Gaussian or Laplace distribution, in our scheme the noise is added to the gradient based on the exponential mechanism to achieve high training efficiency. Then, clients upload the perturbed gradients to a shuffler, which reassigns these gradients with different identities. We give a formal privacy definition called gradient indistinguishability to provide strict unlinkability for gradients shuffle. We propose a new gradient shuffling mechanism by adapting the DP-based exponential mechanism to satisfy gradient indistinguishability using the designed utility function. In this case, an attacker cannot infer the real identity of the client via the shuffled gradient. We conduct extensive experiments on two real-world datasets, and the results demonstrate the effectiveness of the proposed scheme.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
舒物发布了新的文献求助10
刚刚
根根发布了新的文献求助10
刚刚
kids完成签到,获得积分10
刚刚
桐桐的应助被小艾同学采纳,获得10
1秒前
机智的白卉的应助被黎叔叔采纳,获得10
1秒前
晚冬发布了新的文献求助10
1秒前
科研通AI6.4的应助被黎叔叔采纳,获得10
1秒前
淡淡的就会顺顺的完成签到,获得积分10
1秒前
sleep发布了新的文献求助30
2秒前
2秒前
2秒前
2秒前
彩色丹秋完成签到,获得积分10
2秒前
wave发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
4秒前
能干的荆完成签到 ,获得积分10
6秒前
一个西藏发布了新的文献求助10
6秒前
领导范儿的应助被企鹅采纳,获得10
6秒前
香爆脆完成签到,获得积分10
7秒前
冷艳的友瑶完成签到,获得积分10
7秒前
霹雳啪啦完成签到,获得积分10
7秒前
crown1010完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
妖精重新煮咖啡完成签到 ,获得积分10
7秒前
aaaa的应助被chilly77777采纳,获得30
8秒前
小二郎的应助被茶博士采纳,获得10
8秒前
8秒前
123发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
null的应助被瓦蓝采纳,获得10
9秒前
xiw完成签到,获得积分10
9秒前
舒物完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
研友_VZG7GZ的应助被喜羊羊采纳,获得10
10秒前
cclyfan完成签到,获得积分10
11秒前
小二郎的应助被飞快的蜜粉采纳,获得10
11秒前
11秒前
英姑的应助被oxygen采纳,获得10
12秒前
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
Experimentelle und numerische Modellierung des dynamischen Trag- und Verformungsverhaltens von hochflexiblen Schutzsystemen gegen Steinschlag 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8148826
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9546471
关于积分的说明 21675356
捐赠科研通 7735868
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3423936
关于科研通互助平台的介绍 2548995
邀请新用户注册赠送积分活动 2467043