Decentralized Gradient Descent (D-GD) allows a set of users to perform collaborative learning without sharing their data by iteratively averaging local model updates with their neighbors in a network graph. The absence of direct communication between non-neighbor nodes might lead to the belief that users cannot infer precise information about the data of others. In this work, we demonstrate the opposite, by proposing the first attack against D-GD that enables a user (or set of users) to reconstruct the private data of other users outside their immediate neighborhood. Our approach is based on a reconstruction attack against the gossip averaging protocol, which we then extend to handle the additional challenges raised by D-GD. We validate the effectiveness of our attack on real graphs and datasets, showing that the number of users compromised by a single or a handful of attackers is often surprisingly large. We empirically investigate some of the factors that affect the performance of the attack, namely the graph topology, the number of attackers, and their position in the graph.


翻译:去中心化梯度下降(D-GD)允许一组用户在不共享数据的情况下进行协作学习,其方法是在网络图中与邻居节点迭代地平均本地模型更新。非邻居节点之间缺乏直接通信,可能使人认为用户无法推断出其他用户数据的精确信息。在本工作中,我们证明了相反的情况,提出了针对D-GD的首个攻击方法,使得一个用户(或一组用户)能够重建其直接邻居之外其他用户的私有数据。我们的方法基于对八卦平均协议的重建攻击,并将其扩展以应对D-GD带来的额外挑战。我们在真实图结构和数据集上验证了攻击的有效性,结果表明,被单个或少数攻击者所危害的用户数量往往惊人地庞大。我们实证研究了影响攻击性能的一些因素,即图拓扑结构、攻击者数量及其在图中的位置。

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