Scalable and Communication-efficient Decentralized Federated Edge Learning with Multi-blockchain Framework

可扩展性 块链 计算机科学 架空(工程) 方案(数学) 分布式计算 GSM演进的增强数据速率 分离(微生物学) 计算机安全 数据库 人工智能 数学分析 数学 微生物学 生物 操作系统
作者
Jiawen Kang,Zehui Xiong,Chunxiao Jiang,Yi Liu,Song Guo,Yang Zhang,Dusit Niyato,Cyril Leung,Chunyan Miao
出处
期刊:Cornell University - arXiv [Cornell University]
被引量:5
标识
DOI:10.48550/arxiv.2008.04743
摘要

The emerging Federated Edge Learning (FEL) technique has drawn considerable attention, which not only ensures good machine learning performance but also solves "data island" problems caused by data privacy concerns. However, large-scale FEL still faces following crucial challenges: (i) there lacks a secure and communication-efficient model training scheme for FEL; (2) there is no scalable and flexible FEL framework for updating local models and global model sharing (trading) management. To bridge the gaps, we first propose a blockchain-empowered secure FEL system with a hierarchical blockchain framework consisting of a main chain and subchains. This framework can achieve scalable and flexible decentralized FEL by individually manage local model updates or model sharing records for performance isolation. A Proof-of-Verifying consensus scheme is then designed to remove low-quality model updates and manage qualified model updates in a decentralized and secure manner, thereby achieving secure FEL. To improve communication efficiency of the blockchain-empowered FEL, a gradient compression scheme is designed to generate sparse but important gradients to reduce communication overhead without compromising accuracy, and also further strengthen privacy preservation of training data. The security analysis and numerical results indicate that the proposed schemes can achieve secure, scalable, and communication-efficient decentralized FEL.

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
cockcrow完成签到,获得积分10
1秒前
Khan完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
程尘完成签到,获得积分10
2秒前
XS_QI完成签到 ,获得积分10
2秒前
cockcrow发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
lunarcry完成签到,获得积分10
4秒前
佳佳佳佳到厌倦完成签到 ,获得积分10
7秒前
火星上喵喵哈哈完成签到,获得积分10
7秒前
研友_n2BPbn发布了新的文献求助10
7秒前
木星完成签到,获得积分10
9秒前
Debbie的应助被Star1983采纳,获得10
9秒前
10秒前
鳗鱼铸海完成签到 ,获得积分10
11秒前
12秒前
12秒前
relax完成签到 ,获得积分10
13秒前
酷酷李可爱婕完成签到 ,获得积分10
13秒前
14秒前
15秒前
强健的碧琴的应助被cockcrow采纳,获得10
15秒前
忽明忽暗的星星完成签到,获得积分10
16秒前
扶摇皇后发布了新的文献求助10
17秒前
柴拾一完成签到,获得积分10
17秒前
QQ完成签到,获得积分10
17秒前
小青蛙叫呱呱完成签到,获得积分10
17秒前
故意的鼠标完成签到,获得积分10
18秒前
文泽完成签到,获得积分10
18秒前
luckytree完成签到,获得积分10
18秒前
虚心的向秋完成签到,获得积分10
19秒前
fffff发布了新的文献求助10
20秒前
Arslanker完成签到,获得积分10
20秒前
炖地瓜完成签到 ,获得积分10
20秒前
wanci的应助被博修采纳,获得10
22秒前
S宋完成签到,获得积分10
22秒前
hh完成签到,获得积分10
22秒前
洛希极限完成签到,获得积分10
22秒前
顾yansong完成签到,获得积分10
22秒前
ranran完成签到 ,获得积分10
23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 8147798
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9545744
关于积分的说明 21671119
捐赠科研通 7734722
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3423647
关于科研通互助平台的介绍 2548579
邀请新用户注册赠送积分活动 2466612