Federated learning (FL), which aims to facilitate data collaboration across multiple organizations without exposing data privacy, encounters potential security risks. One serious threat is backdoor attacks, where an attacker injects a specific trigger into the training dataset to manipulate the model's prediction. Most existing FL backdoor attacks are based on horizontal federated learning (HFL), where the data owned by different parties have the same features. However, compared to HFL, backdoor attacks on vertical federated learning (VFL), where each party only holds a disjoint subset of features and the labels are only owned by one party, are rarely studied. The main challenge of this attack is to allow an attacker without access to the data labels, to perform an effective attack. To this end, we propose BadVFL, a novel and practical approach to inject backdoor triggers into victim models without label information. BadVFL mainly consists of two key steps. First, to address the challenge of attackers having no knowledge of labels, we introduce a SDD module that can trace data categories based on gradients. Second, we propose a SDP module that can improve the attack's effectiveness by enhancing the decision dependency between the trigger and attack target. Extensive experiments show that BadVFL supports diverse datasets and models, and achieves over 93% attack success rate with only 1% poisoning rate.


翻译:联邦学习(FL)旨在促进跨多个组织的数据协作而不暴露数据隐私,但其面临潜在安全风险。其中一种严重威胁是后门攻击,即攻击者向训练数据集中注入特定触发器以操控模型预测。现有大多数联邦学习后门攻击基于横向联邦学习(HFL),其中不同参与方持有的数据具有相同特征。然而,相较于横向联邦学习,针对纵向联邦学习(VFL)的后门攻击鲜有研究——在纵向联邦学习中,每个参与方仅持有互不相交的特征子集,且标签仅由一方持有。此类攻击的主要挑战在于,如何使无法访问数据标签的攻击者实施有效攻击。为此,我们提出BadVFL——一种无需标签信息即可向受害者模型注入后门触发器的新型实用方法。BadVFL主要由两个关键步骤组成:首先,为解决攻击者无法获知标签的难题,我们引入SDD模块,该模块能基于梯度追踪数据类别;其次,我们提出SDP模块,通过增强触发器与攻击目标之间的决策依赖性来提升攻击有效性。大量实验表明,BadVFL支持多种数据集和模型,在仅1%的投毒率下即可实现超过93%的攻击成功率。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017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
47+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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14日
《无人水面艇文献综述与结构设计》135页
专知会员服务
15+阅读 · 6月13日
相关资讯
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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017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
47+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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员