Federated learning (FL) has recently become a hot research topic, in which Byzantine robustness, communication efficiency and privacy preservation are three important aspects. However, the tension among these three aspects makes it hard to simultaneously take all of them into account. In view of this challenge, we theoretically analyze the conditions that a communication compression method should satisfy to be compatible with existing Byzantine-robust methods and privacy-preserving methods. Motivated by the analysis results, we propose a novel communication compression method called consensus sparsification (ConSpar). To the best of our knowledge, ConSpar is the first communication compression method that is designed to be compatible with both Byzantine-robust methods and privacy-preserving methods. Based on ConSpar, we further propose a novel FL framework called FedREP, which is Byzantine-robust, communication-efficient and privacy-preserving. We theoretically prove the Byzantine robustness and the convergence of FedREP. Empirical results show that FedREP can significantly outperform communication-efficient privacy-preserving baselines. Furthermore, compared with Byzantine-robust communication-efficient baselines, FedREP can achieve comparable accuracy with the extra advantage of privacy preservation.


翻译:联邦学习(FL)最近已成为一个热的研究课题,Byzantine 稳健性、通信效率和隐私保护是其中三个重要方面。然而,这三个方面的紧张关系使得很难同时考虑所有这三个方面。鉴于这一挑战,我们从理论上分析通信压缩方法应满足的条件,以符合现有的Byzantine-robust方法以及隐私保护方法。受分析结果的启发,我们提议了一种叫作共识聚变(ConSpar)的新颖的通信压缩压缩方法。根据我们的知识,ConSpar是第一个设计与Byzantine-robustt方法和隐私保护方法兼容的通信压缩方法。根据ConSpar,我们进一步提议了一个名为FDREP的新的FL框架,称为Byzantine-robustt、通信效率和隐私保护方法。我们从理论上证明Byzantine的稳健性和FedREP的趋同性。Epiritalalal 与Bretaine-RBustomtreal 相比,能够与Bestive-Rettyal-press press press press press press press pressbalthalthalthalthalthalthalth) 的优势相比,我们进一步实现了可以实现比比比比比比比萨-real-tra-tra-bess-real-real-f-bess-bal-bess-bal-best-best-bal 的通信的基能性基能性能的基能性能的通信的基能性能性能的通信的基能。</s>

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