Two-Tier Data Packing in RLWE-based Homomorphic Encryption for Secure Federated Learning

同态加密 计算机科学 加密 计算机安全
作者
Yufei Zhou,Peijia Zheng,Xiaochun Cao,Jiwu Huang
标识
DOI:10.1145/3658644.3690191
摘要

Homomorphic Encryption (HE) facilitates the preservation of privacy in federated learning (FL) aggregation. However, HE imposes significant computational and communication overhead. To address this problem, data encoding methods have been introduced that enable batch processing to improving the efficiency of ciphertext usage. The existing methods simply concatenate integer or coefficients assignment in polynomials, which do not fully make use of HE based on ring learning with errors (RLWE). We present a novel two-tier data encoding approach tailored for RLWE-based HE, effectively utilizing RLWE's polynomial structure. Our method involves a dual-level data packing strategy for batch processing at both integer and polynomial levels. At the first tier (integer level), we amalgamate those quantized model data into larger integers. Beyond existing concatenation-based encoding, we introduce a new encoding method derived from the Chinese Remainder Theorem (CRT). This CRT-based method effectively mitigates overflow and error propagation concerns. At the second tier (polynomial level), we transmute the large integers into a polynomial form. Additionally, we propose a new subring decomposition method, i.e., employing ring isomorphism mappings to project multiple large integers into varied sub-polynomial rings. Our dual-tier encoding strategy offers a more flexible and effective batch HE solution. We rigorously analyze the correctness, efficiency, and security of our approach. Our extensive experimental evaluations reveal that secure FL, empowered by our dual-tier encoding technique, markedly enhances computational and communication efficiencies over prevailing batch HE methods.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
量子星尘发布了新的文献求助10
1秒前
一坛完成签到 ,获得积分10
3秒前
平淡尔琴完成签到,获得积分10
6秒前
Paperduoduo完成签到,获得积分10
6秒前
831143完成签到 ,获得积分0
10秒前
研友_LmVygn完成签到 ,获得积分20
11秒前
kidd瑞完成签到,获得积分10
13秒前
孤独雪碧完成签到 ,获得积分20
14秒前
wenbo完成签到,获得积分10
15秒前
yy完成签到,获得积分20
16秒前
WULAVIVA完成签到,获得积分10
16秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
19秒前
呆呆完成签到 ,获得积分10
19秒前
chen完成签到 ,获得积分10
21秒前
仇敌克星完成签到,获得积分10
22秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得150
23秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得30
23秒前
23秒前
Java完成签到,获得积分10
24秒前
哭泣的幼蓉完成签到 ,获得积分10
25秒前
大力水手完成签到,获得积分0
27秒前
秋风之墩完成签到,获得积分10
28秒前
科研小白完成签到,获得积分10
29秒前
车宇完成签到 ,获得积分10
30秒前
量子星尘发布了新的文献求助50
31秒前
深情的路灯完成签到 ,获得积分10
35秒前
俊秀的千万完成签到,获得积分10
38秒前
Owen应助ssxxx采纳,获得10
40秒前
yy给yy的求助进行了留言
43秒前
Duduk完成签到 ,获得积分10
44秒前
wen完成签到 ,获得积分20
45秒前
舒昀完成签到,获得积分10
47秒前
123456完成签到 ,获得积分10
47秒前
Panini完成签到 ,获得积分10
49秒前
执念完成签到,获得积分10
49秒前
三杠完成签到 ,获得积分10
50秒前
nano完成签到 ,获得积分10
52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
Handbook of Milkfat Fractionation Technology and Application, by Kerry E. Kaylegian and Robert C. Lindsay, AOCS Press, 1995 1000
A novel angiographic index for predicting the efficacy of drug-coated balloons in small vessels 500
Textbook of Neonatal Resuscitation ® 500
The Affinity Designer Manual - Version 2: A Step-by-Step Beginner's Guide 500
Affinity Designer Essentials: A Complete Guide to Vector Art: Your Ultimate Handbook for High-Quality Vector Graphics 500
Optimisation de cristallisation en solution de deux composés organiques en vue de leur purification 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5079657
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4297858
关于积分的说明 13388927
捐赠科研通 4121055
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2257039
邀请新用户注册赠送积分活动 1261302
关于科研通互助平台的介绍 1195376