#multi-key-HE

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👥 作者: Anthony Ayli, Khalil Harris, Jihad Fahs, Mohamad Assaad

本文提出了一种基于多密钥同态加密(MK-HE)的隐私增强零阶联邦学习协议,适用于无线信道环境。传统联邦学习中的同态加密方法主要依赖单密钥方案,需要信道估计或预均衡来补偿无线衰落,且单密钥方案易受诚实但好奇的客户端攻击——一旦某个客户端密钥泄露,整个网络的安全性将受损。多密钥HE方案为每个设备分配独立密钥,提供更强的客户端级安全性。然而,多密钥HE在无线信道上的聚合面临挑战:不同用户的密文在信道上叠加会产生干扰。本文设计了一个四阶段协议,利用xMK-CKKS(一种知名的多密钥HE方案)在共享无线信道上实现无信道估计的聚合。协议通过重传部分公钥和密文利用相同信道实现,使得解密过程中占主导的大模数加密项代数相消。该协议与零阶联邦学习结合,适用于慢变视距主导信道,每个设备每轮仅传输一个加密标量,通信和加密开销与模型维度无关。理论证明,解码后的加密噪声将收敛率保持在O(1/√K)水平,直至可忽略的噪声基底。协议对诚实但好奇的服务器与最多N-1个客户端合谋的场景安全。MNIST数据集上的数值实验验证了理论分析。

💡 推荐理由: 该研究解决了无线联邦学习中多密钥同态加密的实际部署难题,无需信道估计即可实现抗合谋的隐私保护聚合,显著提升了客户端级别的安全性,对物联网、边缘计算等无线联邦学习场景具有重要参考价值。

🎯 建议动作: 研究跟进

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