Analog Lagrange Coded Computing (ALCC) is a recently proposed computational paradigm wherein certain computations over analog datasets are efficiently performed using distributed worker nodes through floating point representation. While the vanilla version of ALCC is known to preserve the privacy of the datasets from the workers and also achieve resilience against stragglers, it is not robust against Byzantine workers that return erroneous results. Highlighting this vulnerability, we propose a secure ALCC framework that is resilient against a wide range of integrity threats from the Byzantine workers. As a foundational step, we use error-correction algorithms for Discrete Fourier Transform (DFT) codes to build novel reconstruction strategies for ALCC thereby improving its computational accuracy in the presence of a bounded number of Byzantine workers. Furthermore, capitalizing on some theoretical results on the performance of the DFT decoders, we propose novel strategies for distributing the ALCC computational tasks to the workers, and show that such methods significantly improve the accuracy when the workers' trust profiles are available at the master server. Finally, we study the robustness of the proposed framework against colluding attacks, and show that interesting attack strategies can be executed by exploiting the inherent precision noise owing to floating point implementation.


翻译:模拟拉格朗日编码计算(ALCC)是近期提出的一种计算范式,其通过浮点数表示,利用分布式工作节点高效执行对模拟数据集的特定计算。虽然已知ALCC的基本版本能保护数据集免受工作节点窥探,并实现对掉队节点的容错,但它无法抵御返回错误结果的拜占庭节点。针对这一脆弱性,我们提出了一种安全的ALCC框架,能够抵御来自拜占庭节点的多种完整性威胁。作为基础步骤,我们利用离散傅里叶变换(DFT)码的纠错算法,为ALCC构建了新颖的重建策略,从而在存在有限数量拜占庭节点的情况下提高了其计算精度。此外,基于对DFT解码器性能的一些理论结果,我们提出了向工作节点分配ALCC计算任务的新策略,并证明当主服务器掌握工作节点的可信度特征时,此类方法能显著提升精度。最后,我们研究了所提框架对共谋攻击的鲁棒性,并表明攻击者可通过利用浮点实现固有的精度噪声来执行有趣的攻击策略。

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