Compressed Federated Learning Based on Adaptive Local Differential Privacy

差别隐私 计算机科学 维数之咒 压缩传感 推论 方案(数学) 信息敏感性 算法 计算机工程 人工智能 计算机安全 数据挖掘 数学 数学分析
作者
Yinbin Miao,Rongpeng Xie,Xinghua Li,Ximeng Liu,Zhuo Ma,Robert H. Deng
标识
DOI:10.1145/3564625.3567973
摘要

Federated learning (FL) was once considered secure for keeping clients' raw data locally without relaying on a central server. However, the transmitted model weights or gradients still reveal private information, which can be exploited to launch various inference attacks. Moreover, FL based on deep neural networks is prone to the curse of dimensionality. In this paper, we propose a compressed and privacy-preserving FL scheme in DNN architecture by using Compressive sensing and Adaptive local differential privacy (called as CAFL). Specifically, we first compress the local models by using Compressive Sensing (CS), then adaptively perturb the remaining weights according to their different centers of variation ranges in different layers and their own offsets from corresponding range centers by using Local Differential Privacy (LDP), finally reconstruct the global model almost perfectly by using the reconstruction algorithm of CS. Formal security analysis shows that our scheme achieves ϵ-LDP security and introduces zero bias to estimating average weights. Extensive experiments using MINIST and Fashion-MINIST datasets demonstrate that our scheme with minimum compression ratio 0.05 can reduce the number of parameters by 95%, and with a lower privacy budget ϵ = 1 can improve the accuracy by 80% on MINIST and 12.7% on Fashion-MINIST compared with state-of-the-art schemes.
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
研友_LwbBo8完成签到,获得积分10
刚刚
心理可达鸭完成签到,获得积分10
刚刚
gglp完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
贝贝完成签到 ,获得积分10
8秒前
zhezhe煲完成签到,获得积分10
10秒前
12秒前
香蕉觅云应助雪轩采纳,获得10
16秒前
谦让夏云发布了新的文献求助10
17秒前
上官完成签到 ,获得积分10
22秒前
独摇之完成签到,获得积分10
27秒前
Joanne完成签到 ,获得积分10
27秒前
xiadongbj完成签到 ,获得积分10
28秒前
YY完成签到 ,获得积分10
30秒前
jiege完成签到 ,获得积分10
33秒前
37秒前
orixero应助谦让夏云采纳,获得10
39秒前
Jack完成签到 ,获得积分10
40秒前
45秒前
小城故事和冰雨完成签到,获得积分10
47秒前
zhangxiaoqing完成签到,获得积分10
48秒前
橙子完成签到,获得积分20
49秒前
施tx完成签到 ,获得积分10
52秒前
HHW完成签到,获得积分10
52秒前
谦让夏云完成签到,获得积分10
53秒前
flores完成签到 ,获得积分10
55秒前
不吃葱花行不行完成签到 ,获得积分10
57秒前
果果完成签到,获得积分10
57秒前
cc2713206完成签到,获得积分10
1分钟前
博思好行完成签到,获得积分10
1分钟前
群山完成签到 ,获得积分10
1分钟前
淳于安筠完成签到 ,获得积分10
1分钟前
岁月如歌完成签到 ,获得积分0
1分钟前
songrui643完成签到 ,获得积分10
1分钟前
yeeja完成签到 ,获得积分10
1分钟前
科研通AI6.2应助麦丰采纳,获得10
1分钟前
标致思枫完成签到,获得积分10
1分钟前
高兴凝安完成签到 ,获得积分10
1分钟前
整齐豆芽完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Zhao发布了新的文献求助10
1分钟前
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
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Auslegungsgeschichte 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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7662347
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9232280
关于积分的说明 19855327
捐赠科研通 7230665
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3282157
关于科研通互助平台的介绍 2441686
邀请新用户注册赠送积分活动 2283019