联邦学习中客户端的上传模型更新可能泄露隐私,私有平均聚合是跨孤岛场景的关键环节。同态加密(HE)可作为私有聚合的基础,但传统单密钥方案要求客户端与聚合器之间满足强不共谋假设;多方同态加密(MHE)虽能消除此限制,却因近期针对受限解密访问的攻击而必须在协作解密时加入与安全参数λ相关的极大方差smudging噪声,进而导致密文显著膨胀和实现复杂度上升。本文基于RLWE困难问题提出轻量级多密钥同态加密协议,核心创新是避免生成集体公钥:每个客户端用自己的密钥加密模型更新,所得密文仍支持同态累加和多客户端协作解密;协议在解密时显式跟踪并抵消密文中的噪声分量,从而彻底去除对smudging噪声的依赖,大幅降低通信占用和在线计算开销。作者给出了两种实例化:基于BFV的精确整数聚合版本,以及基于CKKS的近似实数聚合版本;并在半诚实安全模型下证明,即使聚合器与至多L-1个客户端合谋,协议仍可保证安全性。与最新MHE聚合方案相比,所提方法明显减小了密文扩展度和在线运行代价,同时保持了实用的同态聚合性能,显示出其在真实联邦学习部署中的潜力。该工作为跨孤岛联邦学习中的隐私聚合提供了更高效的安全设计,但当前仍偏理论分析与仿真验证,尚需实现与标准化。适合关注隐私保护机器学习和应用密码学的安全工程师及研究人员阅读参考。
💡 推荐理由: 本工作针对多方同态加密用于联邦学习聚合时的高smudging噪声开销难题,提出免去该噪声的多密钥方案,可显著降低通信与计算成本,使跨孤岛联邦学习在更弱的信任假设下实用化。安全从业者应关注此类能改善多方计算效率的隐私增强技术,以设计更贴合实际的安全聚合基础设施。
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