计算机研究与发展2023,Vol.60Issue(11) :2583-2593.DOI:10.7544/issn1000-1239.202330269

基于区块链和动态评估的隐私保护联邦学习模型

A Federated Learning Model for Privacy Protection Based on Blockchain and Dynamic Evaluation

刘炜 唐琮轲 马杰 田钊 王琦 佘维
计算机研究与发展2023,Vol.60Issue(11) :2583-2593.DOI:10.7544/issn1000-1239.202330269

基于区块链和动态评估的隐私保护联邦学习模型

A Federated Learning Model for Privacy Protection Based on Blockchain and Dynamic Evaluation

刘炜 1唐琮轲 2马杰 2田钊 2王琦 3佘维2
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作者信息

  • 1. 郑州大学网络空间安全学院 郑州 450002;河南省网络密码技术重点实验室(信息工程大学) 郑州 450000;郑州市区块链与数据智能重点实验室(郑州大学) 郑州 450000
  • 2. 郑州大学网络空间安全学院 郑州 450002;郑州市区块链与数据智能重点实验室(郑州大学) 郑州 450000
  • 3. 郑州大学图书馆 郑州 450001
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摘要

在联邦学习作为隐私保护技术被广泛应用的同时,也产生了中心服务器不稳定和联邦学习服务器与参与方交互造成的隐私泄露等新的挑战及安全问题.提出了一种基于区块链和动态评估的隐私保护联邦学习模型,利用区块链解决中心服务器的问题,通过本地训练使用稀疏化、全局模型更新使用差分隐私解决联邦学习过程中的隐私泄露问题,本地训练完成后用数字签名和双重Hash对比验证参与方身份和训练模型的所属权.此外,使用多权重动态评估方法计算单轮模型和参与方评估值作为参与方贡献的依据.实验结果表明,提出的模型可以有效解决联邦学习中的单点故障和局部模型验证问题,与传统联邦学习相比,使用稀疏化和差分隐私可以在略微损失准确率的情况下保障模型的安全性,并有效地为参与方进行评估,从而保证了激励机制的公平性.

关键词

联邦学习/区块链/稀疏化/差分隐私/数字签名/动态评估

Key words

federated learning/blockchain/sparsification/differential privacy/digital signature/dynamic evaluation

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基金项目

河南省高等学校科技创新人才支持计划(21HASTIT031)

河南省重大公益专项(201300210300)

河南省科技攻关计划(212102310039)

河南省网络密码技术重点实验室研究课题(LNCT2022-A04)

出版年

2023
计算机研究与发展
中国科学院计算技术研究所 中国计算机学会

计算机研究与发展

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:2.649
ISSN:1000-1239
参考文献量3
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