基于区块链的工业物联网隐私保护协作学习系统
Blockchain based Industrial Internet of Things privacy protection collaborative learning system
1. 北京信息科技大学 理学院, 北京 100192
2. 中国科学院软件研究所, 北京 100190
3. 华北电力大学 北京市能源电力信息安全工程技术研究中心, 北京 102206
摘要
为了在保护数据隐私的前提下，充分利用异构的工业物联网节点数据训练高精度模型，提出了一种基于区块链的隐私保护两阶段协作学习系统。首先，使用分组联邦学习框架，根据参与节点的算力将其划分为不同组，每组通过联邦学习训练一个适合其算力的全局模型；其次，引入分割学习，使节点能够与移动边缘计算服务器协作训练更大规模的模型，并采用差分隐私技术进一步保护数据隐私，将训练好的模型存储在区块链上，通过区块链的共识算法进一步防止恶意节点的攻击，保护模型安全；最后，为了结合多个异构全局模型的优点并进一步提高模型精度，使用每个全局模型的特征提取器从用户数据中提取特征，并将这些特征用作训练集训练更高精度的复杂模型。实验结果表明，该系统在Fashion-MNIST和CIFAR-10数据集上的性能优于传统联邦学习的性能，能够应用于工业物联网场景中以获得高精度模型。
基金项目
国家自然科学基金资助项目(61604014)
国家重点研发计划资助项目(2022YFB3105102)
未来区块链与隐私计算高精尖中心资助项目
出版信息
DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2023.11.0572
出版期卷: 《计算机应用研究》 印刷出版, 2024年第41卷 第8期
所属栏目: 区块链技术
出版页码: 2270-2276
文章编号: 1001-3695(2024)08-004-2270-07
发布历史
[2024-01-30] 优先出版
[2024-08-05] 印刷出版
引用本文
林峰斌, 王灿, 吴秋新, 等. 基于区块链的工业物联网隐私保护协作学习系统 [J]. 计算机应用研究, 2024, 41 (8): 2270-2276. (Lin Fengbin, Wang Can, Wu Qiuxin, et al. Blockchain based Industrial Internet of Things privacy protection collaborative learning system [J]. Application Research of Computers, 2024, 41 (8): 2270-2276. )
关于期刊
- 计算机应用研究 月刊
- Application Research of Computers
-
刊号
ISSN 1001-3695
CN 51-1196/TP
《计算机应用研究》创刊于1984年，是由四川省科技厅所属四川省计算机研究院主办的计算技术类学术刊物。
《计算机应用研究》瞄准本学科领域迫切需要的前沿技术，及时反映国内外计算机应用研究的主流技术、热点技术及最新发展趋势。主要刊载内容包括本学科领域高水平的学术论文、本学科最新科研成果和重大应用成果。栏目内容涉及计算机学科新理论、计算机基础理论、算法理论研究、算法设计与分析、区块链技术、系统软件与软件工程技术、模式识别与人工智能、体系结构、先进计算、并行处理、数据库技术、计算机网络与通信技术、信息安全技术、计算机图像图形学及其最新热点应用技术。
《计算机应用研究》拥有众多高层次读者、作者，读者对象主要为从事计算机学科领域高、中级研究人员及工程技术人员，各高等院校计算机专业及相关专业的师生。多年来《计算机应用研究》的总被引频次及Web下载率一直名列本学科同类学术刊物前茅，所刊发的学术论文以其新颖性、学术性、前瞻性、导向性、实用性而备受广大读者的喜爱。
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