Blockchain-based federated learning (BCFL) has recently gained tremendous attention because of its advantages such as decentralization and privacy protection of raw data. However, there has been few research focusing on the allocation of resources for clients in BCFL. In the BCFL framework where the FL clients and the blockchain miners are the same devices, clients broadcast the trained model updates to the blockchain network and then perform mining to generate new blocks. Since each client has a limited amount of computing resources, the problem of allocating computing resources into training and mining needs to be carefully addressed. In this paper, we design an incentive mechanism to assign each client appropriate rewards for training and mining, and then the client will determine the amount of computing power to allocate for each subtask based on these rewards using the two-stage Stackelberg game. After analyzing the utilities of the model owner (MO) (i.e., the BCFL task publisher) and clients, we transform the game model into two optimization problems, which are sequentially solved to derive the optimal strategies for both the MO and clients. Further, considering the fact that local training related information of each client may not be known by others, we extend the game model with analytical solutions to the incomplete information scenario. Extensive experimental results demonstrate the validity of our proposed schemes.


翻译:最近,由于分权制和原始数据隐私保护等优势,基于链锁的联结学习(BCFL)最近受到极大关注。然而,对BCFL客户资源分配的研究很少。在FL客户和铁链采矿者是相同装置的BCFL框架中,客户将经过培训的模型更新推广到链链网络,然后进行采矿以产生新区块。由于每个客户的计算资源数量有限,因此需要谨慎解决将计算资源用于培训和采矿的问题。在本文件中,我们设计了一个奖励机制,为每个客户分配适当的培训和采矿奖赏,然后客户将利用两阶段斯塔克尔伯格博游戏确定根据这些奖赏分配每个子项的计算能力。在分析了模型所有人(MO)(即BCFL任务出版商)和客户的公用事业之后,我们把游戏模型转换成两个优化问题,这些是依次解决的,以便为MO和客户制定最佳战略。此外,考虑到每个客户的当地培训相关信息可能无法通过两阶段Stackelberg游戏游戏来确定这些奖项的计算能力。我们用不完全的模型来展示我们提议的实验性结果。

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