Un modelo de comunicación sigiloso para proteger la integridad de los resultados agregados en el aprendizaje federado
Autores: Li, Lu; Sun, Xuan; Shi, Ning; Ci, Xiaotian; Liang, Chen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un modelo de comunicación sigiloso para proteger la integridad de los resultados agregados en el aprendizaje federado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Inteligencia artificial
Aprendizaje federado
Cifrado homomórfico
Protección de la privacidad
Integridad del texto cifrado
Comunicación encubierta
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Dada la rapidez con la que se está desarrollando la tecnología de inteligencia artificial, el aprendizaje federado (FL) ha surgido para permitir un entrenamiento efectivo de modelos mientras se protege la privacidad de los datos. Sin embargo, al utilizar técnicas de cifrado homomórfico (HE) para la protección de la privacidad, el FL enfrenta desafíos relacionados con la integridad de los textos cifrados de HE. En el marco de FL basado en HE para preservar la privacidad, la divulgación pública de la clave pública y la propiedad aditiva homomórfica del algoritmo HE representan serias amenazas para la integridad del texto cifrado de los resultados agregados de FL. Por primera vez, este documento emplea comunicación encubierta al incrustar el valor hash del texto cifrado del resultado agregado recibido por el cliente en el texto cifrado de los parámetros del modelo local utilizando la propiedad aditiva homomórfica sin pérdidas del algoritmo Paillier. Cuando el servidor recibe el texto cifrado de los parámetros del modelo local, puede extraer y verificar el valor hash para determinar si el texto cifrado de los resultados agregados de FL ha sido manipulado. También utilizamos secuencias caóticas para seleccionar las posiciones de incrustación, mejorando aún más el ocultamiento del esquema. Los hallazgos experimentales demuestran que el plan sugerido pasó la prueba de Welch, la prueba de divergencia K-L y la prueba de K-S. Estos hallazgos confirman que los textos cifrados que contienen información encubierta son estadísticamente indistinguibles de los textos cifrados normales, lo que confirma la efectividad del esquema propuesto para salvaguardar la integridad de los resultados cifrados agregados de FL. La capacidad del canal de este esquema puede alcanzar hasta 512 bits por ronda, lo cual es mayor en comparación con otros canales encubiertos basados en FL.
Descripción
Dada la rapidez con la que se está desarrollando la tecnología de inteligencia artificial, el aprendizaje federado (FL) ha surgido para permitir un entrenamiento efectivo de modelos mientras se protege la privacidad de los datos. Sin embargo, al utilizar técnicas de cifrado homomórfico (HE) para la protección de la privacidad, el FL enfrenta desafíos relacionados con la integridad de los textos cifrados de HE. En el marco de FL basado en HE para preservar la privacidad, la divulgación pública de la clave pública y la propiedad aditiva homomórfica del algoritmo HE representan serias amenazas para la integridad del texto cifrado de los resultados agregados de FL. Por primera vez, este documento emplea comunicación encubierta al incrustar el valor hash del texto cifrado del resultado agregado recibido por el cliente en el texto cifrado de los parámetros del modelo local utilizando la propiedad aditiva homomórfica sin pérdidas del algoritmo Paillier. Cuando el servidor recibe el texto cifrado de los parámetros del modelo local, puede extraer y verificar el valor hash para determinar si el texto cifrado de los resultados agregados de FL ha sido manipulado. También utilizamos secuencias caóticas para seleccionar las posiciones de incrustación, mejorando aún más el ocultamiento del esquema. Los hallazgos experimentales demuestran que el plan sugerido pasó la prueba de Welch, la prueba de divergencia K-L y la prueba de K-S. Estos hallazgos confirman que los textos cifrados que contienen información encubierta son estadísticamente indistinguibles de los textos cifrados normales, lo que confirma la efectividad del esquema propuesto para salvaguardar la integridad de los resultados cifrados agregados de FL. La capacidad del canal de este esquema puede alcanzar hasta 512 bits por ronda, lo cual es mayor en comparación con otros canales encubiertos basados en FL.