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边缘计算下的轻量级联邦学习隐私保护方案
作者姓名:张海超  赖金山  刘东  张凤荔
作者单位:1. 四川公安厅科技信息化总队;2. 电子科技大学信息与软件工程学院;3. 电子科技大学计算机科学与工程学院
基金项目:四川省科技计划项目(2021YFS0391);;国家自然科学基金重点项目(61133016);
摘    要:随着物联网和大数据技术的高速发展,以传统云计算模式为代表的集中式学习效率低下,且易受到单点攻击、共谋攻击、中间人攻击等一系列攻击手段,造成数据安全的隐患。边缘计算模式使得分布式联邦学习成为了可能,然而,联邦学习虽然能够保证数据在本地的安全和隐私,但是也面临众多安全威胁,如梯度泄露攻击,此外,效率问题也是联邦学习的痛点所在。为了保障边缘计算场景下的模型训练安全,提出了一种边缘计算下的轻量级联邦学习隐私保护方案(Lightweight Federated Learning Privacy Protection Scheme Under Edge Computing, LFLPP)。首先,提出一种云-边-端分层的联邦学习框架;其次,对不同层进行隐私保护;最后,提出一种周期性更新策略,极大地提高了收敛速度。使用乳腺癌肿瘤数据集和CIFAR10数据集在LR模型和Resnet18残差模型上进行训练和测试,同时使用CIFAR10数据集与FedAvg和PPFLEC(Privacy-Preserving Federated Learning for Internet of Medical Things ...

关 键 词:联邦学习  边缘计算  同态加密  差分隐私  隐私保护
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