计算机科学 > 信息论
[提交于 2025年6月30日
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标题: 无线联邦学习中多服务器的渐近最优安全聚合
标题: Asymptotically Optimal Secure Aggregation for Wireless Federated Learning with Multiple Servers
摘要: 在本文中,我们研究了在具有多个好奇服务器的\emph{无线的}联邦学习系统中安全聚合问题的传输延迟。我们提出了一种隐私保护的编码聚合方案,其中服务器无法推断出分布式用户本地梯度的任何信息,也無法推斷出聚合值。在我们的方案中,每个用户使用多秘密共享方法将其本地梯度编码为$\sK$个仅针对不同服务器的机密消息,每个服务器转发接收到的机密消息的总和,而用户依次采用人工噪声对齐技术以促进安全传输。通过这些总和,用户可以恢复所有本地梯度的聚合值。我们证明了信息论意义上的隐私保证,并表征了上行链路和下行链路通信延迟,用\emph{归一化交付时间}(NDT)来衡量,两者都随着服务器数量$\sK$的增加而单调减少,而在用户数量$\sM$的大部分范围内则增加。最后,我们建立了所考虑系统的NDT下界,并理论证明了在条件$\sK \gg \sM \gg 0$和$\sK \gg \sM$下,该方案分别达到了最优的上行链路和下行链路NDT。 对于任意的$\sK$和$\sM$,所提出的方案在乘法间隙$4$内实现了上行链路的最优 NDT。
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