四川
編者薦語
本文提出了一種創(chuàng)新的基于布隆過濾器的聯(lián)邦遺忘學(xué)習(xí)方案，巧妙結(jié)合了聯(lián)邦學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)最小化原則與布隆過濾器的高效驗證特性。該方案不僅有效解決了數(shù)據(jù)孤島和隱私泄露風(fēng)險，還通過組合哈希函數(shù)確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院陀脩綦[私的安全。
陳萍 , 江澤豪 , 郭霏霏 , 等 . 基于布隆過濾器的聯(lián)邦遺忘學(xué)習(xí)[J]. 信息安全與通信保密 ,2024(10):98-114.
摘 要
聯(lián)邦學(xué)習(xí)體現(xiàn)了集中數(shù)據(jù)收集和最小化的原則，可以有效解決傳統(tǒng)集中式機(jī)器學(xué)習(xí)存在的數(shù)據(jù)孤島以及系統(tǒng)性的隱私風(fēng)險問題，但數(shù)據(jù)使用中仍存在隱私泄露風(fēng)險。為此，提出一種基于布隆過濾器的聯(lián)邦遺忘學(xué)習(xí)方案，通過布隆過濾器實現(xiàn)聯(lián)邦遺忘學(xué)習(xí)的成員資格驗證、用戶隱私保護(hù)和數(shù)據(jù)傳輸完整性的驗證，通過組合哈希函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到布隆過濾器中，即使布隆過濾器被泄露，攻擊者也只能獲取到位數(shù)組，隱私信息仍然得到有效保護(hù)；同時，使用布隆過濾器能夠快速驗證數(shù)據(jù)完整性，確保傳輸和存儲的數(shù)據(jù)未被篡改，從而提高系統(tǒng)的安全性。安全性分析結(jié)果表明，所提方案能夠抵抗內(nèi)部敵手、外部敵手和內(nèi)外合謀對布隆過濾器存儲數(shù)據(jù)的攻擊。性能評估結(jié)果表明，在成員資格驗證方面，相比于使用哈希表，布隆過濾器在插入速度上提升了約14.6%，在查找速度上提升了約5.3%。
論文結(jié)構(gòu)
0 引 言
1 基礎(chǔ)知識
1.1 聯(lián)邦學(xué)習(xí)
1.2 聯(lián)邦遺忘學(xué)習(xí)
1.3 布隆過濾器
2 聯(lián)邦遺忘學(xué)習(xí)方案設(shè)計
2.1 用戶隱私保護(hù)算法
2.2 數(shù)據(jù)傳輸完整性驗證算法
3 安全性分析與性能評估
3.1 威脅模型與安全目標(biāo)
3.2 安全性分析
3.3 有效性評估
3.4 性能評估
4 結(jié) 語
作者簡介
- 陳 萍（1987—），女，學(xué)士，研究實習(xí)員，主要研究方向為人工智能；
- 江澤豪（2000—），男，碩士，主要研究方向為數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)；
- 郭霏霏（1980—），男，碩士，教授，主要研究方向為人工智能；
- 熊金波（1981—），通信作者，男，博士，教授，主要研究方向為數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)、人工智能安全。
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