Fundamental Limits of Hierarchical Secure Aggregation with Cyclic User Association
作者: Xiang Zhang, Zhou Li, Kai Wan, Hua Sun, Mingyue Ji, Giuseppe Caire
发布时间: 2025-03-10
来源: arxiv
研究方向: 联邦学习（FL）与安全聚合（SA）
主要内容
本文研究了在分层网络中，通过循环用户-中继关联模式进行的分层安全聚合（HSA）。该研究旨在提高通信效率和密钥生成效率，同时满足服务器安全和中继安全约束。
主要贡献
1. 提出了一种具有循环环绕关联的HSA信息论公式，考虑了服务器和中继安全。
2. 提出了一种安全聚合方案，包括线性密钥生成方案和输入聚合通信方案。
3. 推导了信息论上可实现的通信和密钥速率的下界。
4. 分析了关联数B与通信和密钥速率之间的基本权衡关系。
5. 在B = K的情况下，提出了一种方案，实现了最优通信和源密钥速率，以及近最优单个密钥速率。
研究方法
1. 信息论方法
2. 线性编码矩阵设计
3. 线性系数设计
4. 密钥生成方案设计
5. 通信方案设计
实验结果
本文通过理论分析和数学推导，证明了所提出的方案的有效性，并确定了最优速率区域。
未来工作
研究B = K情况下的最优速率区域和可实现的方案，以及RZ = 1/2在B = K = 2的情况下不可实现的原因。