Homomorphic encryption (HE) enables privacy-preserving aggregation in federated learning (FL) by allowing the server to operate on encrypted data without decryption. Existing HE-over-the-air methods mainly rely on single-key HE schemes and require channel estimation or pre-equalization to compensate for wireless fading. However, single-key HE remains vulnerable to honest-but-curious clients sharing the same secret key. In addition, compromising a single client may compromise the security of the entire network, while multi-key HE schemes provide stronger client-level security by assigning each device its own secret key. We propose a four-phase protocol that enables xMK-CKKS, a famous multi-key HE scheme, aggregation over a shared wireless channel without channel estimation. The protocol retransmits partial public keys and ciphertexts through the same channel realization, so that the dominant large-modulus encryption terms cancel algebraically during decryption. We integrate this protocol with zero-order FL over slowly varying LoS-dominant channels, where each device transmits a single encrypted scalar per round and the communication/encryption overhead is independent of the model dimension. We prove that the decoded encryption noise preserves the \(O(1/\sqrt{K})\) convergence rate up to a negligible noise floor. The protocol is secure against an honest-but-curious server colluding with up to \(N-1\) clients, and numerical results on MNIST validate the analysis.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【剑桥大学博士论文】联邦自监督学习,141页pdf
专知会员服务
19+阅读 · 2024年6月15日
「联邦学习隐私保护 」最新2022研究综述
专知会员服务
117+阅读 · 2022年4月1日
专知会员服务
36+阅读 · 2021年7月9日
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
92+阅读 · 2020年12月2日
专知会员服务
127+阅读 · 2020年8月7日
「联邦学习隐私保护 」最新2022研究综述
专知
16+阅读 · 2022年4月1日
联邦学习安全与隐私保护研究综述
专知
12+阅读 · 2020年8月7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
44+阅读 · 2019年1月3日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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 · 2015年12月31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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
20+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
20+阅读 · 2022年10月10日
Advances and Open Problems in Federated Learning
Arxiv
18+阅读 · 2019年12月10日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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 · 2015年12月31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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
20+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员