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Privacy-Preserving Federated Learning via Homomorphic Adversarial Networks

Created by
  • Haebom

저자

Wenhan Dong, Chao Lin, Xinlei He, Shengmin Xu, Xinyi Huang

개요

본 논문은 개인정보 보호를 유지하면서 여러 클라이언트의 데이터를 사용하여 글로벌 모델을 학습하는 프라이버시 보존 연합 학습(PPFL)에 대한 연구를 다룬다. 기존 PPFL 프로토콜의 정확도 저하, 키 공유 필요성, 키 생성 또는 복호화 과정에서의 협력 필요성 등의 한계를 극복하기 위해, 신경망을 이용한 새로운 PPFL 프로토콜을 제시한다. 이는 PPFL의 요구사항에 맞춘 집계 가능한 하이브리드 암호화 방식을 통합한 동형 적대적 신경망(HANs)으로, 다중 키 동형 암호화(MK-HE)와 유사한 작업을 수행하면서 키 분배 및 협력적 복호화 문제를 해결한다. 실험 결과, HANs는 프라이버시 공격에 강하며, 비 개인정보 보호 연합 학습과 비교하여 정확도 손실이 미미(최대 1.35%)하고, 기존 MK-HE 방식에 비해 암호화 집계 속도는 6,075배 향상되지만 통신 오버헤드는 29.2배 증가하는 것을 보였다.

시사점, 한계점

시사점:
신경망을 이용한 PPFL 프로토콜을 최초로 제시하여 기존 방식의 한계를 극복
키 분배 및 협력적 복호화 과정 없이 프라이버시 보호 가능
정확도 손실 최소화 (최대 1.35%)
암호화 집계 속도 6,075배 향상
한계점:
기존 MK-HE 방식 대비 통신 오버헤드 29.2배 증가
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