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Coded Privacy-Preserving Computation at Edge Networks
arXiv - CS - Distributed, Parallel, and Cluster Computing Pub Date : 2021-06-15 , DOI: arxiv-2106.08290 Elahe Vedadi - Yasaman Keshtkarjahromi - Hulya Seferoglu
arXiv - CS - Distributed, Parallel, and Cluster Computing Pub Date : 2021-06-15 , DOI: arxiv-2106.08290 Elahe Vedadi - Yasaman Keshtkarjahromi - Hulya Seferoglu
Multi-party computation (MPC) is promising for privacy-preserving machine
learning algorithms at edge networks, like federated learning. Despite their
potential, existing MPC algorithms fail short of adapting to the limited
resources of edge devices. A promising solution, and the focus of this work, is
coded computation, which advocates the use of error-correcting codes to improve
the performance of distributed computing through ``smart'' data redundancy. In
this paper, we focus on coded privacy-preserving computation using Shamir's
secret sharing. In particular, we design novel coded privacy-preserving
computation mechanisms; MatDot coded MPC (MatDot-CMPC) and PolyDot coded MPC
(PolyDot-CMPC) by employing recently proposed coded computation algorithms;
MatDot and PolyDot. We take advantage of the ``garbage terms'' that naturally
arise when polynomials are constructed in the design of MatDot-CMPC and
PolyDot-CMPC to reduce the number of workers needed for privacy-preserving
computation. Also, we analyze MatDot-CMPC and PolyDot-CMPC in terms of their
computation, storage, communication overhead as well as recovery threshold, so
they can easily adapt to the limited resources of edge devices.
中文翻译:
边缘网络的编码隐私保护计算
多方计算 (MPC) 有望用于边缘网络的隐私保护机器学习算法,例如联邦学习。尽管具有潜力,但现有的 MPC 算法无法适应边缘设备的有限资源。一个有前途的解决方案,也是这项工作的重点,是编码计算,它提倡使用纠错码通过“智能”数据冗余来提高分布式计算的性能。在本文中,我们专注于使用 Shamir 的秘密共享进行编码的隐私保护计算。特别是,我们设计了新颖的编码隐私保护计算机制;MatDot编码的MPC(MatDot-CMPC)和PolyDot编码的MPC(PolyDot-CMPC)采用最近提出的编码计算算法;MatDot 和 PolyDot。我们利用“垃圾术语” 当在 MatDot-CMPC 和 PolyDot-CMPC 的设计中构建多项式以减少隐私保护计算所需的工作人员数量时,自然会出现这种情况。此外,我们从计算、存储、通信开销以及恢复阈值方面分析了 MatDot-CMPC 和 PolyDot-CMPC,因此它们可以轻松适应边缘设备的有限资源。
更新日期:2021-06-16
中文翻译:
边缘网络的编码隐私保护计算
多方计算 (MPC) 有望用于边缘网络的隐私保护机器学习算法,例如联邦学习。尽管具有潜力,但现有的 MPC 算法无法适应边缘设备的有限资源。一个有前途的解决方案,也是这项工作的重点,是编码计算,它提倡使用纠错码通过“智能”数据冗余来提高分布式计算的性能。在本文中,我们专注于使用 Shamir 的秘密共享进行编码的隐私保护计算。特别是,我们设计了新颖的编码隐私保护计算机制;MatDot编码的MPC(MatDot-CMPC)和PolyDot编码的MPC(PolyDot-CMPC)采用最近提出的编码计算算法;MatDot 和 PolyDot。我们利用“垃圾术语” 当在 MatDot-CMPC 和 PolyDot-CMPC 的设计中构建多项式以减少隐私保护计算所需的工作人员数量时,自然会出现这种情况。此外,我们从计算、存储、通信开销以及恢复阈值方面分析了 MatDot-CMPC 和 PolyDot-CMPC,因此它们可以轻松适应边缘设备的有限资源。