Biscotti: A Blockchain System for Private and Secure Federated Learning

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作者
Muhammad Shayan,Clement Fung,Chris J. M. Yoon,Ivan Beschastnikh
出处
期刊:IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:32 (7): 1513-1525 被引量:291
标识
DOI:10.1109/tpds.2020.3044223
摘要

Federated Learning is the current state-of-the-art in supporting secure multi-party machine learning (ML): data is maintained on the owner's device and the updates to the model are aggregated through a secure protocol. However, this process assumes a trusted centralized infrastructure for coordination, and clients must trust that the central service does not use the byproducts of client data. In addition to this, a group of malicious clients could also harm the performance of the model by carrying out a poisoning attack. As a response, we propose Biscotti: a fully decentralized peer to peer (P2P) approach to multi-party ML, which uses blockchain and cryptographic primitives to coordinate a privacy-preserving ML process between peering clients. Our evaluation demonstrates that Biscotti is scalable, fault tolerant, and defends against known attacks. For example, Biscotti is able to both protect the privacy of an individual client's update and maintain the performance of the global model at scale when 30 percent adversaries are present in the system.
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