We study the fundamental communication limits of information-theoretic secure aggregation in a hierarchical network consisting of a server, multiple relays, and multiple users per relay. Communication proceeds over two rounds and two hops, and the system is subject to arbitrary user and relay dropouts. Up to $T$ users may collude with either the server or any single relay. The server aims to recover the sum of the inputs of all users that survive the first round, while learning no additional information beyond the aggregate sum and the inputs of the colluding users. Each relay, however, must learn nothing about the users' inputs except for the information revealed by the inputs of the colluding users under the same collusion model. We introduce a four-dimensional rate tuple that captures the communication cost across rounds and hops. Under a delayed message availability model, we establish necessary and sufficient conditions for feasibility and fully characterize the optimal first-round communication rates. For the second round, we characterize the optimal user-to-relay rate and derive lower and upper bounds on the relay-to-server rate. While these bounds do not coincide in general, they are tight in certain regimes of interest. Our results reveal a sharp threshold phenomenon: secure aggregation is feasible if and only if the total number of surviving users across surviving relays exceeds the collusion threshold. Achievability is established via a vector linear coding scheme with carefully structured correlated randomness exhibiting MDS-like properties, ensuring correctness and information-theoretic security under all possible dropout patterns. Entropic converse bounds are also derived.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

COLING2024|不平衡场景下的多模态知识图谱补全
专知会员服务
23+阅读 · 2024年3月23日
赛尔译文|基础模型的风险与机遇(五)
哈工大SCIR
11+阅读 · 2021年11月30日
赛尔译文 | 基础模型的机遇与风险 (三)
哈工大SCIR
12+阅读 · 2021年10月26日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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
9+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
DeepSeek 版Claude Code,免费小白安装教程来了!
专知会员服务
7+阅读 · 5月5日
《美空军条令出版物 2-0:情报(2026版)》
专知会员服务
13+阅读 · 5月5日
帕兰提尔 Gotham:一个游戏规则改变器
专知会员服务
8+阅读 · 5月5日
【综述】 机器人学习中的世界模型:全面综述
专知会员服务
12+阅读 · 5月4日
伊朗的导弹-无人机行动及其对美国威慑的影响
相关VIP内容
COLING2024|不平衡场景下的多模态知识图谱补全
专知会员服务
23+阅读 · 2024年3月23日
相关资讯
赛尔译文|基础模型的风险与机遇(五)
哈工大SCIR
11+阅读 · 2021年11月30日
赛尔译文 | 基础模型的机遇与风险 (三)
哈工大SCIR
12+阅读 · 2021年10月26日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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 · 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
9+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员