Federated Learning (FL) has received increasing attention due to its privacy protection capability. However, the base algorithm FedAvg is vulnerable when it suffers from so-called backdoor attacks. Former researchers proposed several robust aggregation methods. Unfortunately, many of these aggregation methods are unable to defend against backdoor attacks. What's more, the attackers recently have proposed some hiding methods that further improve backdoor attacks' stealthiness, making all the existing robust aggregation methods fail. To tackle the threat of backdoor attacks, we propose a new aggregation method, X-raying Models with A Matrix (XMAM), to reveal the malicious local model updates submitted by the backdoor attackers. Since we observe that the output of the Softmax layer exhibits distinguishable patterns between malicious and benign updates, we focus on the Softmax layer's output in which the backdoor attackers are difficult to hide their malicious behavior. Specifically, like X-ray examinations, we investigate the local model updates by using a matrix as an input to get their Softmax layer's outputs. Then, we preclude updates whose outputs are abnormal by clustering. Without any training dataset in the server, the extensive evaluations show that our XMAM can effectively distinguish malicious local model updates from benign ones. For instance, when other methods fail to defend against the backdoor attacks at no more than 20% malicious clients, our method can tolerate 45% malicious clients in the black-box mode and about 30% in Projected Gradient Descent (PGD) mode. Besides, under adaptive attacks, the results demonstrate that XMAM can still complete the global model training task even when there are 40% malicious clients. Finally, we analyze our method's screening complexity, and the results show that XMAM is about 10-10000 times faster than the existing methods.


翻译:联邦学习组织(FL)因其隐私保护能力而日益受到越来越多的关注。然而,基础算法 FedAvg 在其遭受所谓的幕后攻击时很容易受到伤害。前研究人员提出了几种强大的聚合方法。不幸的是,许多这些聚合方法无法抵御幕后攻击。此外,攻击者最近提出了一些隐藏方法,以进一步改进幕后攻击的隐蔽性,使所有现有的强力聚合方法都失败。为了应对后门攻击的威胁,我们提议了一种新的汇总方法,即带有A 矩阵(XMAM)的X-直流模型,以披露幕后攻击者提交的恶意本地模型更新。由于我们观察Softmax层的输出显示在恶意和善意更新之间可辨别的模式。由于我们观察到Sftmax层的输出显示在恶意和良性更新之间可辨别的模式,我们后门攻击者在X-光检查时,我们用模型来调查本地模型更新的模型,在10-10 软性分析中,我们仍然可以排除其产出的反常态。在服务器上,不使用任何模拟培训数据更新的方法,在30次的服务器上,因此,最后的评估显示我们XMA没有方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
169+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年2月25日
Arxiv
14+阅读 · 2020年10月26日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员