Split learning is a collaborative learning design that allows several participants (clients) to train a shared model while keeping their datasets private. Recent studies demonstrate that collaborative learning models, specifically federated learning, are vulnerable to security and privacy attacks such as model inference and backdoor attacks. Backdoor attacks are a group of poisoning attacks in which the attacker tries to control the model output by manipulating the model's training process. While there have been studies regarding inference attacks on split learning, it has not yet been tested for backdoor attacks. This paper performs a novel backdoor attack on split learning and studies its effectiveness. Despite traditional backdoor attacks done on the client side, we inject the backdoor trigger from the server side. For this purpose, we provide two attack methods: one using a surrogate client and another using an autoencoder to poison the model via incoming smashed data and its outgoing gradient toward the innocent participants. We did our experiments using three model architectures and three publicly available datasets in the image domain and ran a total of 761 experiments to evaluate our attack methods. The results show that despite using strong patterns and injection methods, split learning is highly robust and resistant to such poisoning attacks. While we get the attack success rate of 100% as our best result for the MNIST dataset, in most of the other cases, our attack shows little success when increasing the cut layer.


翻译:分割学习是一种协作学习设计,允许多个参与者(客户端)在保持各自数据集私密的同时训练共享模型。近期研究表明,协作学习模型(特别是联邦学习)容易受到安全与隐私攻击,例如模型推断和后门攻击。后门攻击是一类投毒攻击,攻击者试图通过操控模型训练过程来控制模型输出。尽管已有针对分割学习推断攻击的研究,但其后门攻击的测试尚未展开。本文创新性地对分割学习执行后门攻击,并研究其有效性。不同于传统客户端侧的后门攻击,我们通过服务端注入后门触发器。为此,我们提出两种攻击方法:一种利用代理客户端,另一种利用自编码器,通过传入的碎片化数据及其向无辜参与者传回的梯度对模型投毒。我们在图像领域采用三种模型架构和三个公开数据集进行实验,共运行761次实验以评估攻击方法。结果表明,尽管采用了强模式与注入方法,分割学习对此类投毒攻击仍具有高度鲁棒性和抗性。虽然我们在MNIST数据集上实现了100%的最佳攻击成功率,但在多数其他场景中,随着切割层增加,攻击成功率显著下降。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+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
182+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
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
浅聊对比学习(Contrastive Learning)
极市平台
3+阅读 · 2022年7月26日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
LibRec 精选:推荐系统的常用数据集
LibRec智能推荐
17+阅读 · 2019年2月15日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012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
15+阅读 · 2020年10月26日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
VIP会员
最新内容
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:54
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:52
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
5+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
6+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关VIP内容
相关资讯
浅聊对比学习(Contrastive Learning)
极市平台
3+阅读 · 2022年7月26日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
LibRec 精选:推荐系统的常用数据集
LibRec智能推荐
17+阅读 · 2019年2月15日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29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
1+阅读 · 2012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