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    1. 20240703
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      邊緣學(xué)習:隱私計算架構、技術(shù)現狀與展望
      • 點(diǎn)擊數:1111     發(fā)布時(shí)間:2023-04-03 18:38:25
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      邊緣學(xué)習旨在實(shí)現云-邊-端協(xié)同的機器學(xué)習模型訓練和預測,天然具有一定隱私保護能力。但是,邊緣學(xué)習過(guò)程面臨新的安全與隱私泄露風(fēng)險。為此,本文從邊緣學(xué)習的概念出發(fā),重點(diǎn)圍繞邊緣學(xué)習安全與隱私泄露風(fēng)險及其隱私計算架構、關(guān)鍵技術(shù)、未來(lái)方向展開(kāi)論述。

      北京大學(xué) 沈晴霓 

      摘要:邊緣學(xué)習旨在實(shí)現云-邊-端協(xié)同的機器學(xué)習模型訓練和預測,天然具有一 定隱私保護能力。但是,邊緣學(xué)習過(guò)程面臨新的安全與隱私泄露風(fēng)險。為此, 本文從邊緣學(xué)習的概念出發(fā),重點(diǎn)圍繞邊緣學(xué)習安全與隱私泄露風(fēng)險及其隱私 計算架構、關(guān)鍵技術(shù)、未來(lái)方向展開(kāi)論述。 

      關(guān)鍵詞:邊緣學(xué)習; 隱私計算; 聯(lián)邦學(xué)習; 安全多方計算; 可信執行環(huán)境 

      Abstract:Edge learning is mainly applicable in collaborative machine learning and model prediction scenarios that involve cloud-edge-end architecture. This distributed nature of edge learning naturally provides a certain level of privacy protection. However, collaborative learning faces some new privacy risks that must be addressed. Therefore, this paper explores the concept of edge learning and focuses on the security and privacy disclosure risks associated with it. Additionally, the paper delves into the technical architecture, key technologies, and future directions of privacy computing in edge learning. 

      Key words: Edge learning; Privacy computing; Federated learning; Secure multi-party computing; Trusted execution environment 

      1 引言 

      當前,個(gè)人數據隱私保護備受關(guān)注,各國陸續推 出隱私保護相關(guān)法律法規和技術(shù)標準,如歐盟《通用數 據保護條例》、美國《統一個(gè)人數據保護法案》、英國 Edge Learning: Privacy Computing Architecture Key Technologies and Challenges 《數據保障法案》、我國《數據安全法》和《個(gè)人信息 保護法》以及ISO/IEC國際標準《信息技術(shù)-安全技術(shù)隱私架構框架》等,且聯(lián)邦學(xué)習、安全多方計算和可信 執行環(huán)境成為隱私計算三大主流技術(shù)體系。 

      邊緣學(xué)習[1-4]使得數據在本地或者最近的邊緣服務(wù) 器上得到處理,用于訓練本地的機器學(xué)習模型,只需要 和云中心通信必要的模型參數,一定程度上保護了數據 的隱私性。但是“云-邊-端”架構的邊緣學(xué)習模式在數 據、網(wǎng)絡(luò )、計算和模型層面會(huì )面臨新的安全與隱私泄露 風(fēng)險,需要采用主流隱私計算技術(shù)保護邊緣學(xué)習過(guò)程隱 私性,而這又對協(xié)同計算方之間交互的模型信息增加了 加干擾、加密、部署可信執行環(huán)境等操作,會(huì )降低最終 模型的精度、影響模型的收斂速度和學(xué)習過(guò)程的公平性 和持續性。為此,本文從邊緣學(xué)習概念、特征和分類(lèi)出 發(fā),重點(diǎn)討論邊緣學(xué)習安全與隱私泄露風(fēng)險、技術(shù)架構 與技術(shù)進(jìn)展,以及面臨的技術(shù)挑戰。

       2 邊緣學(xué)習概述 

      2.1 邊緣學(xué)習概念及特征 

      邊緣學(xué)習[1-4]是一種基于“云-邊-端”層次化、分布 式的計算框架,在邊緣層進(jìn)行模型訓練與模型推理的過(guò) 程,如圖1所示。邊緣學(xué)習具有如下特征:

      image.png

       圖1 邊緣學(xué)習架構圖

       (1)多方協(xié)同 

      邊緣計算支持云邊協(xié)同、邊邊協(xié)同、云邊端協(xié)同等 模式[2],所以邊緣學(xué)習天然支持協(xié)同學(xué)習,利用異構分 布的計算設備協(xié)同訓練模型。 

      (2)差異學(xué)習 

      邊緣學(xué)習過(guò)程參與的各個(gè)邊緣服務(wù)器能夠利用不 同規模、不同類(lèi)型、非獨立同分布的數據集進(jìn)行差異 化學(xué)習[3]。 

      (3)隱私保護 

      邊緣學(xué)習是在數據源本地或者就近的邊緣服務(wù)器上 進(jìn)行分析和處理,用于訓練本地的機器學(xué)習模型[5],所 以邊緣學(xué)習天然就具有一定的隱私保護能力。 

      (4)輕量通信

      邊緣學(xué)習使得數據在數據源本地或附近盡快得到處 理,所以避免了在網(wǎng)絡(luò )上傳輸大量的數據,或者僅需與 云/其他邊緣服務(wù)器/邊緣終端進(jìn)行少量地通信,大大降 低了通信量[5]。

       2.2 邊緣學(xué)習技術(shù)的分類(lèi)

       邊緣學(xué)習根據體系結構的不同,主要分為如下三類(lèi): 

      (1)終端設備學(xué)習 

      終端設備學(xué)習是指直接在終端設備上執行神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò )模型學(xué)習過(guò)程,目的是減少終端設備與邊緣服務(wù)器之 間的運行延遲,并減少終端設備上隱私數據的泄露風(fēng)險。這類(lèi)邊緣學(xué)習架構需要提供資源受限的終端設備上 的模型設計、模型壓縮和硬件加速等三種技術(shù)。例如: 從模型設計層面減少神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的參數數量[5,6,7],以滿(mǎn)足 高精度要求下減少內存和執行延遲;通過(guò)參數剪枝和知 識蒸餾等技術(shù)對原始模型以最小的精度損失來(lái)進(jìn)行壓縮[4];此外,供應商通過(guò)整合現有的硬件資源(GPU、 CPU等)以加速深度學(xué)習效率,或者設計專(zhuān)門(mén)用于 深度學(xué)習的集成電路(ASIC),如谷歌的TPU[8], ShiDianNao[9]及軟件開(kāi)發(fā)工具發(fā)揮硬件的加速效果。 

      (2)邊緣服務(wù)器學(xué)習 

      邊緣服務(wù)器學(xué)習是指將原屬于終端設備的所有神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò )學(xué)習都放到邊緣服務(wù)器上,終端設備僅需發(fā)送數 據與接收學(xué)習的結果,目的是解決資源受限的終端設備 無(wú)法支持實(shí)時(shí)性要求高的大型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )計算,而放在云 端計算又無(wú)法支持低延遲需求的問(wèn)題[5,6]。這類(lèi)邊緣學(xué) 習需要增加數據預處理和多任務(wù)資源管理兩種技術(shù)。例 如,邊緣服務(wù)器只對發(fā)生了變更的數據執行計算,否則 將在終端設備上預處理;利用遷移學(xué)習技術(shù)處理來(lái)自多 個(gè)終端設備的請求,使多個(gè)請求任務(wù)能夠共享神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ) 的低層計算,只需特化對應請求任務(wù)的少數高層計算。 

      (3)云邊端協(xié)同學(xué)習 

      云邊端協(xié)同學(xué)習是指利用智能協(xié)同技術(shù),即根據硬 件算力、模型分層、數據大小、網(wǎng)絡(luò )延遲和帶寬、隱私 要求等諸要素,將終端設備、邊緣服務(wù)器,以及云智能 地聯(lián)合起來(lái)共同參與計算,實(shí)現云邊端協(xié)同,優(yōu)化學(xué)習 效率和增強隱私性。例如,可以將強大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型 學(xué)習任務(wù)遷移到邊緣服務(wù)器上執行,而較弱的模型學(xué)習 任務(wù)在終端設備本地執行。也可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )分層的 特點(diǎn)進(jìn)行模型分離,一些層在終端設備上計算,一些層 在邊緣服務(wù)器或云上計算;或者在不違背任務(wù)實(shí)時(shí)性條 件下,合理使用云端的強大計算資源,幫助處理計算量 大的請求,提高邊緣服務(wù)器的請求處理率和減少云邊之 間的網(wǎng)絡(luò )流量。

       3 邊緣學(xué)習的隱私計算技術(shù)現狀 

      邊緣學(xué)習的訓練數據通常來(lái)自邊緣側的終端和設 備,如用戶(hù)手機終端數據、企業(yè)的生產(chǎn)現場(chǎng)數據、傳感 器上存儲的用戶(hù)的生理指標數據、行為數據等,這些往 往是用戶(hù)的隱私敏感數據。邊緣學(xué)習在本地的數據處理 天然具有隱私保護能力,但是其使用智能協(xié)同技術(shù),即 根據硬件算力、模型分層、數據大小、網(wǎng)絡(luò )延遲和帶寬、隱私要求等諸多要素,將終端設備、邊緣服務(wù)器、 云智能地聯(lián)合起來(lái)共同參與計算,實(shí)現“云-邊-端”協(xié) 同,涉及的設備種類(lèi)、規模和用戶(hù)群體復雜、調度管理 機制和計算環(huán)境復雜。因此,邊緣學(xué)習數據、網(wǎng)絡(luò )、計 算和模型面臨新的安全和隱私泄露風(fēng)險[1],需要構建隱 私計算架構,并開(kāi)展相應關(guān)鍵技術(shù)研究。

       3.1 邊緣學(xué)習安全與隱私泄露風(fēng)險 

      (1)數據風(fēng)險 

      數據在邊緣層進(jìn)行模型訓練與模型推理天然具有一 定的隱私保護能力,但是在邊緣層的數據采集、傳輸和存 儲等環(huán)節面臨風(fēng)險。例如:在邊緣設備的數據采集過(guò)程 中,由于網(wǎng)絡(luò )連接不穩定、邊緣設備資源耗盡等原因, 存在采集的原始數據不準確、數據缺失等風(fēng)險;在云邊 端協(xié)同場(chǎng)景中,邊緣層通過(guò)網(wǎng)絡(luò )上傳敏感數據(如模型 參數)給云端時(shí),在未加密保護的情形下可能存在信道 的數據竊聽(tīng)風(fēng)險;存儲在邊緣層的數據,由于邊緣層的 數據安全防護措施缺少或薄弱的情況更加普遍,所以存 在黑客入侵攻擊造成的數據竊取、篡改和丟失等風(fēng)險。 

      (2)網(wǎng)絡(luò )風(fēng)險 

      邊緣學(xué)習的基礎設施大量部署在網(wǎng)絡(luò )的邊緣層, 它們與海量、異構、資源受限的終端設備大多采用短距 離的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù),或者采用專(zhuān)用的工業(yè)協(xié)議,這些協(xié) 議大多安全性考慮不足,因此會(huì )面臨一系列網(wǎng)絡(luò )安全風(fēng) 險。例如:Modbus、Profinet、Zigbee等工業(yè)協(xié)議被 頻繁爆出漏洞,極易被黑客利用;攻擊者利用惡意終端 設備或邊緣路由器發(fā)起DDoS攻擊,或者產(chǎn)生沖突、干 擾、阻塞通信,或者將欺詐性數據分組注入通信鏈路, 或者在通信層欺騙、重定向、誤導或刪除數據分組,通 過(guò)生成路由循環(huán)或錯誤消息更改路由信息等。 

      (3)計算風(fēng)險 

      邊緣學(xué)習的計算設備主要包括具有邊緣算力的智能 終端設備、工業(yè)控制設備、邊緣控制器、邊緣網(wǎng)關(guān)、邊 緣計算服務(wù)器以及專(zhuān)用設備等,通常部署在行業(yè)現場(chǎng), 以實(shí)現實(shí)時(shí)的數據處理和決策,這些計算設備通常存在 軟硬件漏洞及面臨著(zhù)針對設備的攻擊風(fēng)險。例如在智能 家居場(chǎng)景中,為了在緊急情況下關(guān)閉供暖系統,恒溫器 需要煙霧探測器的數據,因此攻擊者可能通過(guò)入侵煙霧 探測器的方式控制整個(gè)家庭自動(dòng)化系統。此外,攻擊者 可能通過(guò)對設備的物理訪(fǎng)問(wèn)提取有價(jià)值的加密信息,進(jìn) 而篡改電路、修改編程或者更改操作系統,從而導致永 久性破壞,或者利用側信道攻擊技術(shù),對加密系統的安 全性和可靠性構成嚴重的敏感信息泄露威脅。 

      (4)模型風(fēng)險 

      邊緣學(xué)習的主要任務(wù)是機器學(xué)習或深度學(xué)習模型 的訓練、部署和推理,面臨一系列模型攻擊的風(fēng)險。 例如:惡意節點(diǎn)在模型訓練環(huán)節中實(shí)施投毒攻擊和隱 私泄露攻擊。其中數據投毒攻擊,即惡意節點(diǎn)會(huì )注入一 些惡意樣本對原始樣本數據集進(jìn)行污染,使得模型中 毒,干擾模型的準確率。模型投毒攻擊,即惡意節點(diǎn)通 過(guò)推導和計算,對模型參數或梯度信息進(jìn)行精心的修改 或替換,使得模型準確率降低,造成模型可用性降低。 此外,隱私泄露攻擊,即半誠實(shí)的云服務(wù)器通過(guò)收集明 文梯度等信息,通過(guò)GAN網(wǎng)絡(luò )便可恢復邊緣層的原始 樣本信息,造成隱私泄露。訓練完成的模型,在云服務(wù) 器或邊緣服務(wù)器存儲及下發(fā)過(guò)程中,在未加密保護情形 下存在模型竊取、后門(mén)植入等風(fēng)險。在模型推理環(huán)節, 攻擊者精心構造對抗樣本,加入人類(lèi)不易察覺(jué)的微小擾 動(dòng),達到欺騙模型的目的,或者通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)模型推理服務(wù) 的API接口,從預測值反向推測輸入的原始樣本或其屬 性信息,構成成員推理和模型逆向攻擊。

       3.2 邊緣學(xué)習的隱私計算技術(shù)架構 

      隱私計算[4]是指處理、分析和計算數據的過(guò)程中能 夠保持數據透明、不泄露、無(wú)法被計算方及其他非授 權方獲取,即在提供隱私保護的前提下實(shí)現數據價(jià)值挖 掘的技術(shù)體系。根據具體的實(shí)現方法,目前主要分為 三大主流技術(shù)體系:一是聯(lián)邦學(xué)習,即在不公開(kāi)數據 的情況下執行本地分析與處理,如:橫向聯(lián)邦學(xué)習、縱 向聯(lián)邦學(xué)習和遷移聯(lián)邦學(xué)習等技術(shù);二是安全多方計 算(SMC),即在一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò )中,多個(gè)參與實(shí)體 各自持有秘密輸入,各方希望共同完成某函數的計算, 而要求使得每個(gè)參與實(shí)體除計算結果外均不能得到其 他參與實(shí)體的任何輸入數據,所以在處理之前通常需 要轉換數據和/或算法,如:差分隱私、同態(tài)加密、秘 密共享、茫然傳輸、混淆電路等技術(shù);三是可信執行環(huán)境(TEE),即提供可信硬件支持的安全隔離環(huán)境來(lái) 執行和處理數據,如:ARM TrustZone、Intel SGX、 AMD SEV、RISC-V keystone,以及國內鯤鵬處理 器、群/盲簽名、遠程證明等安全保障技術(shù)。 

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       圖2 邊緣學(xué)習:隱私計算架構 

      因此,如圖2,面向邊緣學(xué)習的隱私計算軟件體系 架構[1]自底向上為:密碼學(xué)算法與協(xié)議層、AI算法與工 具層、邊緣學(xué)習優(yōu)化算法與工具層、隱私計算框架層等 四個(gè)層次。其中: 

      (1)密碼學(xué)算法與協(xié)議層:提供同態(tài)加密、秘密 共享、茫然傳輸、混淆電路、零知識證明、群簽名、盲 簽名、差分隱私和遠程證明等基礎密碼學(xué)算法與協(xié)議, 并提供基于上述算法與協(xié)議的四則運算、比較運算、邏 輯運算和矩陣運算等類(lèi)型的計算工具。 

      (2)AI算法與工具層:提供數據預處理階段的特 征工程、激活函數計算,模型訓練階段的優(yōu)化器、損 失函數、梯度計算,以及模型預測和推理階段的聚合 操作工具,并提供邏輯回歸、隨機森林、DNN/CNN、 RNN、LSTM、Transformer等人工智能算法。 

      (3)邊緣學(xué)習優(yōu)化算法與工具層:提供深度學(xué)習 模型設計、模型壓縮、模型分離、硬件加速、資源調 度、計算遷移和協(xié)同計算等優(yōu)化算法和工具。 

      (4)隱私計算框架層:提供聯(lián)邦學(xué)習、SMC和 TEE等隱私計算框架,實(shí)現相應隱私計算算法容器的可 信部署、計算任務(wù)的靈活調度、監控和管理,支持金 融、醫療、工業(yè)等邊緣學(xué)習場(chǎng)景,幫助構建隱私保護的 模型訓練、模型推理,以及聯(lián)合統計、隱私求交、匿蹤 查詢(xún)等典型應用場(chǎng)景。

       同時(shí),針對邊緣學(xué)習面臨的數據、網(wǎng)絡(luò )、計算和 模型層面風(fēng)險(3.1節),需要提供相應的安全保障機 制。其中,需要提供差分隱私、同態(tài)加密、秘密共享和 可驗證計算等技術(shù)保障邊緣學(xué)習數據的私密性和完整 性;需要提供通信信道安全、可靠連接、延遲可控和通 信輪次減少等技術(shù)保障邊緣學(xué)習網(wǎng)絡(luò )的安全性和可靠 性。需要提供計算環(huán)境可信、資源安全調度、身份安全 認證和硬件加速/TEE支持等技術(shù)保障邊緣學(xué)習計算節 點(diǎn)的可信性和可用性。需要提供數據清洗、魯棒學(xué)習、 對抗訓練、模型融合等技術(shù)保障模型的機密性、完整性 和可用性。

       3.3 邊緣學(xué)習的隱私計算關(guān)鍵技術(shù) 

      面向邊緣學(xué)習的隱私計算所依賴(lài)的關(guān)鍵技術(shù)主要包 括聯(lián)邦學(xué)習、安全多方計算(SMC)和可信執行環(huán)境 (TEE)。從適用性上看,聯(lián)邦學(xué)習更適用于保密性要 求不高但數據量大的模型訓練,基于密碼學(xué)的SMC更 適用于數據量適中但保密性要求較高的重要數據應用, 而TEE因為性能和通用性具有較大優(yōu)勢而更適用于復 雜、數據量大的通用場(chǎng)景和通用算法,如大數據協(xié)作、 人工智能模型保護等。從技術(shù)上看,聯(lián)邦學(xué)習的優(yōu)點(diǎn)是 數據本地處理可降低隱私泄露風(fēng)險,缺點(diǎn)是學(xué)習過(guò)程中 參數傳遞和共享仍然會(huì )帶來(lái)隱私泄露問(wèn)題,且通信開(kāi)銷(xiāo) 大、模型精度和收斂效率低;SMC的優(yōu)點(diǎn)是隱私性在 理論上可證安全,但是協(xié)議交互和計算開(kāi)銷(xiāo)大,且支持 的計算類(lèi)型有限。TEE的優(yōu)點(diǎn)是可以基于硬件實(shí)現類(lèi)似 全同態(tài)加密能力且性能遠低于目前全同態(tài)加密算法,缺 點(diǎn)是依賴(lài)于硬件,并且兼任性和計算開(kāi)銷(xiāo)離產(chǎn)業(yè)需求還 有一定距離。

       (1)基于聯(lián)邦學(xué)習的邊緣學(xué)習 

      基于聯(lián)邦學(xué)習的邊緣學(xué)習主要需要解決學(xué)習過(guò)程中 參數傳遞和共享仍然會(huì )帶來(lái)的隱私泄露問(wèn)題。例如:利 用差分隱私技術(shù)保護模型參數[10,11,12],主要在云服務(wù)器 聚合全局模型時(shí)對模型參數分別添加高斯噪音[10]、普拉 斯噪音[11],或者在參與方本地訓練過(guò)程中為待傳遞模型 參數添加高斯噪音[12];利用同態(tài)加密算法,對模型更新 進(jìn)行加密,由云服務(wù)器聚合更新密文[13];在聯(lián)邦學(xué)習中利用函數加密、秘密共享技術(shù)實(shí)現安全多方計算來(lái)保護 模型參數[14,15]。 

      (2)基于安全多方計算的邊緣學(xué)習 

      基于安全多方計算的邊緣學(xué)習需要互不信任的多方 在不提供明文的情況下,在對輸入數據采用混淆電路、秘 密共享和同態(tài)加密處理的基礎上進(jìn)行聯(lián)合函數計算,因此 主要需要解決聯(lián)合計算執行效率過(guò)低、通信開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大的問(wèn) 題[16]。例如:采取剪切和選擇、并行處理以及預處理等手 段優(yōu)化基于混淆電路的安全多方計算協(xié)議[16];將可擴展的 Spark框架與Sharemind SMC秘密共享框架結合,提出新 的混合安全多方計算協(xié)議[17],提高了連接和聚合操作的執 行效率,以及降低通信成本;建立了TensorFlow機器學(xué) 習框架之上的基于秘密共享的安全多方計算開(kāi)源庫和協(xié)議 代碼轉換方法[18,19],提高了計算執行效率;基于帶門(mén)限的 全同態(tài)加密、多密鑰參與的全同態(tài)加密構建了安全多方計 算協(xié)議[20,21],協(xié)議的通信成本較低。 

      (3)基于可信執行環(huán)境的邊緣學(xué)習 

      基于可信執行環(huán)境的邊緣學(xué)習需要解決三個(gè)主 要問(wèn)題:首先,邊緣學(xué)習場(chǎng)景下,云服務(wù)需要下沉到 邊緣,而邊緣層為基于容器的微服務(wù)部署架構,因 此云原生應用遷移到邊緣容器上部署運行時(shí)需要構建 TEE邊緣容器,如:Gramine、Mystikos、Occlum 等[22]。LibOS開(kāi)源項目,能夠支持云原生應用無(wú)修改 遷移到TEE(SGX)邊緣容器;其次,需要在邊緣服 務(wù)器支持模型訓練,因此需要在邊緣服務(wù)器支持AI 算法庫和軟件框架,如: TensorSCONE[23]是在SGX 基礎硬件平臺上提出的一個(gè)安全的機器學(xué)習框架, secureTF框架[24]在此基礎之上將SGX的保護拓展到 Tensorflow的分布式框架上,為跨機器的有狀態(tài)機 器學(xué)習提供安全保障。

       4 邊緣學(xué)習的隱私計算技術(shù)展望 

      云邊端協(xié)同的隱私計算技術(shù),除了支持三種主流 隱私計算技術(shù)之外,還需要通過(guò)優(yōu)化協(xié)同、優(yōu)化算法來(lái) 提高模型精度,通過(guò)通信優(yōu)化、資源優(yōu)化來(lái)提高學(xué)習效 率,通過(guò)引入區塊鏈等技術(shù),以及價(jià)值度量和貢獻激勵 機制提高云邊協(xié)同學(xué)習參與的積極性。

       (1)模型精度 

      邊緣學(xué)習需要云邊端協(xié)同,采用隱私計算技術(shù)后, 協(xié)同方之間交互的信息需要加干擾、加密、部署可信執 行環(huán)境等處理,會(huì )降低模型的收斂速度和最終模型的精 度。因此,如何在保護數據隱私的前提下,盡可能提高 協(xié)同學(xué)習模型的精度和最終模型的可用性成為了挑戰。 

      (2)學(xué)習效率 

      邊緣學(xué)習需要大量終端設備、邊緣服務(wù)器和云服務(wù) 器交互協(xié)同,采用隱私計算技術(shù)后,增加的大量安全交 互過(guò)程會(huì )產(chǎn)生額外的通信開(kāi)銷(xiāo),這會(huì )大大降低模型訓練 的效率。因此,如何在保護數據隱私的前提下,盡可能 提高模型的學(xué)習效率成為了挑戰。 

      (3)激勵機制 

      邊緣學(xué)習過(guò)程中,不同邊緣計算節點(diǎn)的數據集和資 源差異大,對全局模型的貢獻度不同,采用隱私計算技 術(shù)后,邊緣計算節點(diǎn)通常對交互的信息加干擾、加密、 部署可信執行環(huán)境等處理,會(huì )降低數據的價(jià)值和參與方 的貢獻度,影響邊緣學(xué)習過(guò)程的可持續性。因此,如何 在保護數據隱私的前提下,通過(guò)有效的激勵機制,保證 邊緣學(xué)習過(guò)程的持續性成為了挑戰。

       5 結論 

      本文從邊緣學(xué)習的概念、特征及分類(lèi)出發(fā),重點(diǎn)圍 繞邊緣學(xué)習面臨的安全與隱私泄露風(fēng)險、隱私計算技術(shù) 架構及關(guān)鍵技術(shù)等三個(gè)方面的技術(shù)研究進(jìn)展進(jìn)行了分析 與綜述,并展望了隱私計算技術(shù)未來(lái)在模型精度、學(xué)習 效率和激勵機制三個(gè)方面面臨的技術(shù)挑戰。

       作者簡(jiǎn)介:

       沈晴霓,女,北京大學(xué)教授、博士生導師,兼任邊緣計 算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟安全工作組主席。主要研究方向為操作系統 與虛擬化安全、大數據安全、云/邊緣計算安全、區塊 鏈與隱私計算、可信計算等。

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      摘自《自動(dòng)化博覽》2023年第2期暨《邊緣計算2023專(zhuān)輯》

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