Graph-based anomaly detection is becoming prevalent due to the powerful representation abilities of graphs as well as recent advances in graph mining techniques. These GAD tools, however, expose a new attacking surface, ironically due to their unique advantage of being able to exploit the relations among data. That is, attackers now can manipulate those relations (i.e., the structure of the graph) to allow target nodes to evade detection or degenerate the classification performance of the detection. In this paper, we exploit this vulnerability by designing the structural poisoning attacks to a FeXtra-based GAD system termed OddBall as well as the black box attacks against GCN-based GAD systems by attacking the imbalanced lienarized GCN ( LGCN ). Specifically, we formulate the attack against OddBall and LGCN as a one-level optimization problem by incorporating different regression techniques, where the key technical challenge is to efficiently solve the problem in a discrete domain. We propose a novel attack method termed BinarizedAttack based on gradient descent. Comparing to prior arts, BinarizedAttack can better use the gradient information, making it particularly suitable for solving discrete optimization problems, thus opening the door to studying a new type of attack against security analytic tools that rely on graph data.


翻译:以图表为基础的异常现象探测由于图表的强大代表能力以及图表采矿技术的最新进展而变得十分普遍。然而,这些GAD工具暴露了一个新的攻击面,具有讽刺意味的是,因为能够利用数据之间的关系具有独特的优势。这就是说,攻击者现在可以操纵这些关系(即图的结构),以便目标节点能够逃避探测或降低探测的分类性能。在本文中,我们利用这种脆弱性,设计了一种结构中毒袭击,将其归咎于一个基于FeXtra的GAD系统,称为Gdball, 以及黑盒袭击基于GCN的GAD系统,方法是攻击分布不平衡的LGCN。具体地说,我们把对OdBall和LGCN的攻击设计成一个单级优化问题,办法是结合不同的回归技术,使关键技术挑战是在离散域内有效地解决问题。我们提出了一种新型袭击方法,即基于梯度的BinalizedAttack。比格尔·Attack与以前的艺术比较,BinalizizedAttack可以更好地利用梯度信息, 来更好地使用梯度信息,以便它特别适合用来解决离心式的离心机问题。

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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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