Secure aggregation is commonly used in federated learning (FL) to alleviate privacy concerns related to the central aggregator seeing all parameter updates in the clear. Unfortunately, most existing secure aggregation schemes ignore two critical orthogonal research directions that aim to (i) significantly reduce client-server communication and (ii) mitigate the impact of malicious clients. However, both of these additional properties are essential to facilitate cross-device FL with thousands or even millions of (mobile) participants. In this paper, we unite both research directions by introducing ScionFL, the first secure aggregation framework for FL that operates efficiently on quantized inputs and simultaneously provides robustness against malicious clients. Our framework leverages (novel) multi-party computation (MPC) techniques and supports multiple linear (1-bit) quantization schemes, including ones that utilize the randomized Hadamard transform and Kashin's representation. Our theoretical results are supported by extensive evaluations. We show that with no overhead for clients and moderate overhead on the server side compared to transferring and processing quantized updates in plaintext, we obtain comparable accuracy for standard FL benchmarks. Additionally, we demonstrate the robustness of our framework against state-of-the-art poisoning attacks.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
23+阅读 · 2020年9月16日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员