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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Avaliação de privacidade e eficiência em sistemas de recomendação federados com criptografia homomórfica
Autor(es): Vieira, Andrew Buzinari d' Ornellas
Primeiro Orientador: Vieira, Alex Borges
Membro da banca: Silva, Edelberto Franco
Membro da banca: Chaves, Luciano Jerez
Resumo: Sistemas de recomendação dependem tradicionalmente da centralização de dados sensíveis, gerando conflitos com legislações modernas de proteção de dados, como a LGPD. O Aprendizado Federado (FL) mitiga este risco ao descentralizar o treino, mas os gradientes partilhados continuam vulneráveis a ataques de inferência. Este trabalho investiga a integração da Criptografia Homomórfica (esquema CKKS) num modelo Federado de Fatoração de Matrizes para garantir privacidade estrita. Utilizando o framework Flower e a biblioteca TenSEAL, avaliamos o algoritmo FedProx para lidar com a heterogeneidade dos dados (Non-IID) inerente aos sistemas de recomendação. Os resultados experimentais demonstram que a precisão preditiva é totalmente preservada sob criptografia, com o ruído de aproximação homomórfico a atuar como um regularizador implícito que pode estabilizar a convergência. Contudo, a camada criptográfica impõe um elevado custo computacional e expansão de dados, expondo trade-offs críticos para implantações escaláveis em tempo real.
Abstract: Recommender systems traditionally rely on the centralization of sensitive data, generating conflicts with modern data protection regulations, such as the LGPD. Federated Learning (FL) mitigates this risk by decentralizing the training process, but shared gradients remain vulnerable to inference attacks. This work investigates the integration of Homomorphic Encryption (CKKS scheme) into a Federated Matrix Factorization model to ensure strict privacy. Using the Flower framework and the TenSEAL library, we evaluated the FedProx algorithm to handle the data heterogeneity (Non-IID) inherent to recommender systems. Experimental results demonstrate that predictive accuracy is fully preserved under encryption, with the homomorphic approximation noise acting as an implicit regularizer that can stabilize convergence. However, the cryptographic layer imposes a high computational cost and data expansion, exposing critical trade-offs for real-time scalable deployments.
Palavras-chave: Aprendizado federado
Criptografia homomórfica
Sistemas de recomendação
Privacidade por design
Federated learning
Homomorphic encryption
Recommender systems
Privacy by design
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: Faculdade de Engenharia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution 3.0 Brazil
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URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21436
Data do documento: 13-Jul-2026
Aparece nas coleções:Engenharia Computacional - TCC Graduação



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