联邦学习安全与隐私保护综述
作者:
作者单位:

南京航空航天大学计算机科学与技术学院/人工智能学院,南京, 211106

作者简介:

通讯作者:

陈兵,男,教授,博士生导师。长期从事无线网络、网络安全及基于机器学习、数据挖掘的网络应用等领域教学和科研工作。承担各类科研项目30 余项,发表论文40 余篇,申请专利20 余项。获得江苏省教学成果一等奖和二等奖各1 项,国防科技进步三等奖2 项。E-mail: cb_china@nuaa.edu.cn。

中图分类号:

TP393

基金项目:


Survey of Security and Privacy in Federated Learning
Author:
Affiliation:

College of Computer Science and Technology/College of Artificial Intelligence, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing, 211106, China

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    摘要:

    联邦学习是一种新型的分布式学习框架,它允许在多个参与者之间共享训练数据而不会泄露其数据隐私。但是这种新颖的学习机制仍然可能受到来自各种攻击者的前所未有的安全和隐私威胁。本文主要探讨联邦学习在安全和隐私方面面临的挑战。首先,本文介绍了联邦学习的基本概念和威胁模型,有助于理解其面临的攻击。其次,本文总结了由内部恶意实体发起的3种攻击类型,同时分析了联邦学习体系结构的安全漏洞和隐私漏洞。然后从差分隐私、同态密码系统和安全多方聚合等方面研究了目前最先进的防御方案。最后通过对这些解决方案的总结和比较,进一步讨论了该领域未来的发展方向。

    Abstract:

    Federated learning is a novel distributed learning framework which enables the sharing of training data across multiple participants without compromising their data privacy. However, such novel learning mechanism can still suffer from unprecedented security and privacy threats from various attackers. This article mainly explores the security and privacy challenges of federated learning by first introducing the preliminary knowledge and threat models to facilitate understanding of the potential attacks. Second, three types of attacks launched by the internal malicious entities are summarized and meanwhile the security and privacy vulnerabilities of federated learning architecture are analyzed. Third, the state-of-art protection solutions in aspects of differential privacy, homomorphic cryptosystem, and secure multi-party aggregation are surveyed. Finally, by summarizing and comparing these solutions, the promising directions are discussed.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

陈兵,成翔,张佳乐,谢袁源.联邦学习安全与隐私保护综述[J].南京航空航天大学学报,2020,52(5):675-684

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  • 收稿日期:2020-05-30
  • 最后修改日期:2020-08-10
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  • 在线发布日期: 2020-11-12
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