TAPFed: Threshold Secure Aggregation for Privacy-Preserving Federated Learning

计算机科学 架空(工程) 背景(考古学) 推论 人工智能 加密 方案(数学) 信息隐私 机器学习 理论计算机科学 计算机安全 数学 程序设计语言 古生物学 数学分析 生物
作者
Runhua Xu,Bo Li,Chao Li,James Joshi,Shuai Ma,Tyler Zhou,Jin Dong,Jianxin Li
出处
期刊:IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing [IEEE Computer Society]
卷期号:21 (5): 4309-4323 被引量:22
标识
DOI:10.1109/tdsc.2024.3350206
摘要

Federated learning is a computing paradigm that enhances privacy by enabling multiple parties to collaboratively train a machine learning model without revealing personal data. However, current research indicates that traditional federated learning platforms are unable to ensure privacy due to privacy leaks caused by the interchange of gradients. To achieve privacy-preserving federated learning, integrating secure aggregation mechanisms is essential. Unfortunately, existing solutions are vulnerable to recently demonstrated inference attacks such as the disaggregation attack. This paper proposes TAPFed, an approach for achieving privacy-preserving federated learning in the context of multiple decentralized aggregators with malicious actors. TAPFed uses a proposed threshold functional encryption scheme and allows for a certain number of malicious aggregators while maintaining security and privacy. We provide formal security and privacy analyses of TAPFed and compare it to various baselines through experimental evaluation. Our results show that TAPFed offers equivalent performance in terms of model quality compared to state-of-the-art approaches while reducing transmission overhead by 29%-45% across different model training scenarios. Most importantly, TAPFed can defend against recently demonstrated inference attacks caused by curious aggregators, which the majority of existing approaches are susceptible to.
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
Owen应助onedowmsk采纳,获得10
1秒前
Lucas应助铁男采纳,获得10
1秒前
2秒前
朴素的凉面完成签到,获得积分10
2秒前
Luckyz完成签到 ,获得积分10
2秒前
Gu发布了新的文献求助10
2秒前
LCX完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
权寻梅完成签到,获得积分10
3秒前
十三完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
li完成签到,获得积分10
3秒前
zhu完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
KYDL发布了新的文献求助10
4秒前
磊5发布了新的文献求助10
5秒前
yxl发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
何辰逸完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
霍冷荷完成签到,获得积分10
5秒前
迷路月光应助dongdong采纳,获得10
6秒前
奈者CO发布了新的文献求助30
6秒前
欢呼傀斗完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
7秒前
晴天发布了新的文献求助10
7秒前
简7完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
嘟噜嘟发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
无糖乐发布了新的文献求助10
10秒前
oyjq发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
Bear发布了新的文献求助10
12秒前
Cat完成签到,获得积分0
12秒前
12秒前
12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
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Emmy Noether's Wonderful Theorem 1200
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
基于非线性光纤环形镜的全保偏锁模激光器研究-上海科技大学 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 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 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6412165
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8231277
关于积分的说明 17469708
捐赠科研通 5464964
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2887490
邀请新用户注册赠送积分活动 1864253
关于科研通互助平台的介绍 1702915