Website Fingerprinting (WF) is considered a major threat to the anonymity of Tor users (and other anonymity systems). While state-of-the-art WF techniques have claimed high attack accuracies, e.g., by leveraging Deep Neural Networks (DNN), several recent works have questioned the practicality of such WF attacks in the real world due to the assumptions made in the design and evaluation of these attacks. In this work, we argue that such impracticality issues are mainly due to the attacker's inability in collecting training data in comprehensive network conditions, e.g., a WF classifier may be trained only on samples collected on specific high-bandwidth network links but deployed on connections with different network conditions. We show that augmenting network traces can enhance the performance of WF classifiers in unobserved network conditions. Specifically, we introduce NetAugment, an augmentation technique tailored to the specifications of Tor traces. We instantiate NetAugment through semi-supervised and self-supervised learning techniques. Our extensive open-world and close-world experiments demonstrate that under practical evaluation settings, our WF attacks provide superior performances compared to the state-of-the-art; this is due to their use of augmented network traces for training, which allows them to learn the features of target traffic in unobserved settings. For instance, with a 5-shot learning in a closed-world scenario, our self-supervised WF attack (named NetCLR) reaches up to 80% accuracy when the traces for evaluation are collected in a setting unobserved by the WF adversary. This is compared to an accuracy of 64.4% achieved by the state-of-the-art Triplet Fingerprinting [35]. We believe that the promising results of our work can encourage the use of network trace augmentation in other types of network traffic analysis.


翻译:网站指纹识别(WF)被认为是对Tor用户(及其他匿名系统)匿名性的主要威胁。尽管最先进的WF技术已声称取得高攻击准确率(例如通过利用深度神经网络),但近期多项研究质疑此类WF攻击在现实世界中的实用性,原因在于这些攻击的设计和评估中采用了诸多假设。本文指出,此类非实用性问题主要源于攻击者难以在全面网络条件下收集训练数据——例如,WF分类器可能仅基于特定高带宽网络链路采集的样本进行训练,却部署于不同网络条件的连接中。研究表明,增强网络流量可提升WF分类器在未观测网络条件下的性能。具体而言,我们提出NetAugment——一种针对Tor流量特性定制的增强技术,并通过半监督和自监督学习技术实现该框架。大量开放世界与封闭世界实验表明,在实际评估场景下,本方法因采用增强网络流量进行训练以学习未观测场景下目标流量特征,其攻击性能显著优于现有技术。例如,在封闭世界场景中采用5样本学习时,我们提出的自监督WF攻击方法NetCLR在评估流量采集于WF攻击者未观测环境下的情况下,准确率可达80%,而现有最优的Triplet Fingerprinting方法[35]仅能达到64.4%。我们相信,本研究的优秀成果将推动网络流量增强技术在其他网络流量分析领域的应用。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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
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
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
0+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
15+阅读 · 2022年5月14日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Hierarchical Graph Capsule Network
Arxiv
20+阅读 · 2020年12月16日
Efficiently Embedding Dynamic Knowledge Graphs
Arxiv
14+阅读 · 2019年10月15日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
VIP会员
最新内容
驱动军事决策变革的顶尖人工智能指挥系统
专知会员服务
6+阅读 · 8月11日
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
10+阅读 · 8月10日
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
12+阅读 · 8月10日
《边缘计算关键技术分析及美军作战实践应用》
边缘计算的军事应用
专知会员服务
12+阅读 · 8月9日
一种考虑资源机动性的武器目标分配混合算法
专知会员服务
13+阅读 · 8月8日
相关VIP内容
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
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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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
相关论文
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
15+阅读 · 2022年5月14日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Hierarchical Graph Capsule Network
Arxiv
20+阅读 · 2020年12月16日
Efficiently Embedding Dynamic Knowledge Graphs
Arxiv
14+阅读 · 2019年10月15日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15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
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
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
0+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员