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基于同態(tài)加密和群簽名的可驗證聯(lián)邦學習方案
李亞紅, 李一婧, 楊小東, 張源, 牛淑芬
doi: 10.11999/JEIT240796
關鍵詞: 隱私保護, 聯(lián)邦學習, 車載自組網, 可驗證聚合, 群簽名
在車載網絡(VANETs)中,聯(lián)邦學習(FL)通過協(xié)同訓練機器學習模型,實現了車輛間的數據隱私保護,并提高了整體模型的性能。然而,FL在VANETs中的應用仍面臨諸多挑戰(zhàn),如模型泄露風險、訓練結果驗證困難以及高計算和通信成本等問題。針對這些問題,該文提出一種面向聯(lián)邦學習的可驗證隱私保護批量聚合方案。首先,該方案基于Boneh-Lynn-Shacham (BLS)動態(tài)短群聚合簽名技術,保護了客戶端與路邊單元(RSU)交互過程中的數據完整性,確保全局梯度模型更新與共享過程的不可篡改性。當出現異常結果時,方案利用群簽名的特性實現車輛的可追溯性。其次,結合改進的Cheon-Kim-Kim-Song (CKKS)線性同態(tài)哈希算法,對梯度聚合結果進行驗證,確保在聯(lián)邦學習的聚合過程中保持客戶端梯度的機密性,并驗證聚合結果的準確性,防止服務器篡改數據導致模型訓練無效的問題。此外,該方案還支持車輛在部分掉線的情況下繼續(xù)更新模型,保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。實驗結果表明,與現有方案相比,該方案在提升數據隱私安全性和結果的可驗證性的同時,保證了較高效率。