While Federated Learning (FL) mitigates direct data exposure, the resulting trained models remain susceptible to membership inference attacks (MIAs). This paper presents an empirical evaluation of Differential Privacy (DP) as a defense mechanism against MIAs in FL, leveraging the environment of the 2025 NIST Genomics Privacy-Preserving Federated Learning (PPFL) Red Teaming Event. To improve inference accuracy, we propose a stacking attack strategy that ensembles seven black-box estimators to train a meta-classifier on prediction probabilities and cross-entropy losses. We evaluate this methodology against target models under three privacy configurations: an unprotected convolutional neural network (CNN, $ε=\infty$), a low-privacy DP model ($ε=200$), and a high-privacy DP model ($ε=10$). The attack outperforms all baselines in the No DP and Low Privacy settings and, critically, maintains measurable membership leakage at $ε=200$ where a single-signal LiRA baseline collapses. Evaluated on an independent third-party benchmark, these results provide an empirical characterisation of how stacking-based inference degrades across calibrated DP tiers in FL.


翻译:尽管联邦学习(FL)减轻了直接数据暴露的风险,但所训练的模型仍易受成员推理攻击(MIA)的影响。本文基于2025年NIST基因组隐私保护联邦学习(PPFL)红队演习环境,对差分隐私(DP)作为FL中对抗MIA的防御机制进行了实证评估。为提升推理准确率,我们提出了一种堆叠攻击策略,该策略集成七个黑盒估计器,利用预测概率和交叉熵损失训练元分类器。我们在三种隐私配置下针对目标模型评估该方法:未防护的卷积神经网络(CNN,$ε=\infty$)、低隐私DP模型($ε=200$)与高隐私DP模型($ε=10$)。该攻击在无DP和低隐私设置下优于所有基线方法,且至关重要的是,在单一信号LiRA基线失效的$ε=200$条件下,仍能维持可测量的成员泄露。基于独立第三方基准的评估结果,实证刻画了堆叠推理如何随FL中校准的DP等级逐步退化。

0
下载
关闭预览

相关内容

差分隐私全指南:从理论基础到用户期望
专知会员服务
13+阅读 · 2025年9月8日
【斯坦福博士论文】有效的差分隐私深度学习,153页pdf
专知会员服务
19+阅读 · 2024年7月10日
【AAAI2021】知识迁移的机器学习成员隐私保护,57页ppt
专知会员服务
28+阅读 · 2021年2月9日
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月1日
「联邦学习隐私保护 」最新2022研究综述
专知
16+阅读 · 2022年4月1日
联邦学习研究综述
专知
11+阅读 · 2021年12月25日
联邦学习安全与隐私保护研究综述
专知
12+阅读 · 2020年8月7日
用深度学习揭示数据的因果关系
专知
28+阅读 · 2019年5月18日
差分隐私保护:从入门到脱坑
FreeBuf
17+阅读 · 2018年9月10日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
31+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015年12月31日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
31+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员