Decentralized deep learning plays a key role in collaborative model training due to its attractive properties, including tolerating high network latency and less prone to single-point failures. Unfortunately, such a training mode is more vulnerable to data privacy leaks compared to other distributed training frameworks. Existing efforts exclusively use differential privacy as the cornerstone to alleviate the data privacy threat. However, it is still not clear whether differential privacy can provide a satisfactory utility-privacy trade-off for model training, due to its inherent contradictions. To address this problem, we propose D-MHE, the first secure and efficient decentralized training framework with lossless precision. Inspired by the latest developments in the homomorphic encryption technology, we design a multiparty version of Brakerski-Fan-Vercauteren (BFV), one of the most advanced cryptosystems, and use it to implement private gradient updates of users'local models. D-MHE can reduce the communication complexity of general Secure Multiparty Computation (MPC) tasks from quadratic to linear in the number of users, making it very suitable and scalable for large-scale decentralized learning systems. Moreover, D-MHE provides strict semantic security protection even if the majority of users are dishonest with collusion. We conduct extensive experiments on MNIST and CIFAR-10 datasets to demonstrate the superiority of D-MHE in terms of model accuracy, computation and communication cost compared with existing schemes.
翻译:在合作模式培训中,分散式深层学习由于其具有吸引力的特性,在合作模式培训中发挥着关键作用,包括容忍高网络延迟和不易出现单一点失败。不幸的是,与其他分布式培训框架相比,这种培训模式更容易受到数据隐私泄露的影响。现有的努力完全使用差异性隐私作为减轻数据隐私威胁的基石之一。然而,仍然不清楚差异性隐私能否为模式培训提供一个令人满意的公用事业-隐私交换,因为其内在的矛盾。为了解决这一问题,我们提议D-MEH,这是第一个安全高效分散式培训框架,其精确性不减。受同质加密技术的最新发展的影响,我们设计了一个多党版的布拉克斯基-范-韦尔考特伦(BFFV),这是最先进的加密系统之一,用于实施用户本地模式的私人梯度更新。D-MHEM(M)现有的安全性安全性、安全性、安全性、安全性、安全性、安全性、安全性、安全性、安全性、安全性、安全性、安全性、安全性、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全、安全