For mitigating Byzantine behaviors in federated learning (FL), most state-of-the-art approaches, such as Bulyan, tend to leverage the similarity of updates from the benign clients. However, in federated learning (FL), data distribution across clients is typically heterogeneous. This makes Byzantine fault mitigation a very challenging task, as even the updates from the benign clients are quite dissimilar from each other. Hence, most prior methods, which treat any update that differs from the majority of other updates as a Byzantine update, exhibit poor performance. We propose DiverseFL, in which rather than comparing each client's update with other updates to detect Byzantine clients, the FL server compares each client's update with a guiding update of that client. Any client whose update diverges from its associated guiding update is tagged as a Byzantine node. The FL server computes the guiding update for each participating client over a small sample of the client's local data that is received only once before training. For preserving the privacy of the shared samples, DiverseFL creates a Trusted Execution Environment (TEE)-based secure enclave within the FL server to receive each client's samples, compute guiding updates, and perform secure aggregation for global model update. In experiments, DiverseFL achieves improvements of up to ~16% in absolute test accuracy over prior benchmarks, and consistently performs closely to OracleSGD, where the server only aggregates the updates from the benign clients. We also analyze convergence rate of DiverseFL with non-IID data, under simplifying assumptions such as strong convexity of local loss.


翻译:为了减轻友爱学习(FL)中的拜占庭行为,大多数最先进的方法,如Bulyan,都倾向于利用友好客户更新的相似性。然而,在友爱学习(FL)中,客户之间的数据分布通常不尽相同。这使得Byzantine差错减缓任务非常具有挑战性,因为即使来自友好客户的更新也彼此差异很大。因此,大多数以前的方法,将任何与大多数其他更新不同的最新更新作为Byzantine更新处理,显示性能不佳。我们提议“多样化FL”,其中不将每个客户更新的更新与其他更新的更新相比,以探测Byzantine客户的更新。在友爱学习(FL)中,FL服务器将每个客户更新的更新与相关指导更新相异。Fzantine节点,FL服务器对每个参与客户的指导更新仅以培训前一次收到的本地数据的少量样本为基础。为了维护共享样本的隐私,Vlickle Flil创建了每个客户的最新更新的可靠执行环境,在每次测试中,在Fzantlex Flickral Best Best Besteral Best rolate rolevation 中, press roleck press roleck roless 进行最安全的升级。

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