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  5. Mathematical Proposal for Securing Split Learning Using Homomorphic Encryption and Zero-Knowledge Proofs
 
  • Details
2025
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Mathematical Proposal for Securing Split Learning Using Homomorphic Encryption and Zero-Knowledge Proofs

File(s)
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Hauptpublikation
applsci-15-02913.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 782.32 KB
TUDa URI
tuda/13652
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-298743
DOI
10.26083/tuprints-00029874
Autor:innen
Kokaj, Agon
Mollakuqe, Elissa
Kurzbeschreibung (Abstract)

This work presents a mathematical solution to data privacy and integrity issues in Split Learning which uses Homomorphic Encryption (HE) and Zero-Knowledge Proofs (ZKP). It allows calculations to be conducted on encrypted data, keeping the data private, while ZKP ensures the correctness of these calculations without revealing the underlying data. Our proposed system, HavenSL, combines HE and ZKP to provide strong protection against attacks. It uses Discrete Cosine Transform (DCT) to analyze model updates in the frequency domain to detect unusual changes in parameters. HavenSL also has a rollback feature that brings the system back to a verified state if harmful changes are detected. Experiments on CIFAR-10, MNIST, and Fashion-MNIST datasets show that using Homomorphic Encryption and Zero-Knowledge Proofs during training is feasible and accuracy is maintained. This mathematical-based approach shows how crypto-graphic can protect decentralized learning systems. It also proves the practical use of HE and ZKP in secure, privacy-aware collaborative AI.

Freie Schlagworte

homomorphic

encryption

zero-knowledge proofs...

mathematical approach...

securing

privacy

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
20 Fachbereich Informatik > Systemsicherheit
DDC
000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Applied Sciences
Jahrgang der Zeitschrift
15
Heftnummer der Zeitschrift
6
ISSN
2076-3417
Verlag
MDPI
Ort der Erstveröffentlichung
Basel
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2025
Verlags-DOI
10.3390/app15062913
PPN
533026415
Zusätzliche Infomationen
This article belongs to the Section: Computing and Artificial Intelligence
Artikel-ID
2913

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