A distributed computing scenario is considered, where the computational power of a set of worker nodes is used to perform a certain computation task over a dataset that is dispersed among the workers. Lagrange coded computing (LCC), proposed by Yu et al., leverages the well-known Lagrange polynomial to perform polynomial evaluation of the dataset in such a scenario in an efficient parallel fashion while keeping the privacy of data amidst possible collusion of workers. This solution relies on quantizing the data into a finite field, so that Shamir's secret sharing, as one of its main building blocks, can be employed. Such a solution, however, is not properly scalable with the size of dataset, mainly due to computation overflows. To address such a critical issue, we propose a novel extension of LCC to the analog domain, referred to as analog LCC (ALCC). All the operations in the proposed ALCC protocol are done over the infinite fields of R/C but for practical implementations floating-point numbers are used. We characterize the privacy of data in ALCC, against any subset of colluding workers up to a certain size, in terms of the distinguishing security (DS) and the mutual information security (MIS) metrics. Also, the accuracy of outcome is characterized in a practical setting assuming operations are performed using floating-point numbers. Consequently, a fundamental trade-off between the accuracy of the outcome of ALCC and its privacy level is observed and is numerically evaluated. Moreover, we implement the proposed scheme to perform matrix-matrix multiplication over a batch of matrices. It is observed that ALCC is superior compared to the state-of-the-art LCC, implemented using fixed-point numbers, assuming both schemes use an equal number of bits to represent data symbols.


翻译:在考虑分布式计算假设时,将一组工人节点的计算能力用于对分散在工人中间的数据集执行某种计算任务。Yu等人提议的Lagrange编码计算(LCC),利用众所周知的Lagrange多式计算机(LCC),以高效的平行方式利用众所周知的Lagrange多式计算机对这样一种假设中的数据集进行多式评估,同时在工人可能的串通中保持数据的隐私。这一解决方案依赖于将数据量化成一个有限的字段,从而可以使用Shamir的秘密共享作为其主要构件之一。然而,这种解决方案与数据集的规模相比,主要由于计算溢出量,不能恰当地缩放。为了解决这样一个关键问题,我们提议将Lagrange多式计算机多式计算机对此类数据集进行新的扩展,同时将数据保密性协议中的所有操作都针对有限范围的R/C领域,但用于实际执行的浮动点数。我们把ALCC的数据的保密性共享性数据,相对于任何分级数据集的规模,主要由于计算超值的计算,因此,在使用IMIS的计算结果中,我们使用一个固定值的计算结果的计算结果的数值。

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