Temporal Graph Neural Networks (TGNNs) are increasingly used in high-stakes domains, such as financial forecasting, recommendation systems, and fraud detection. However, their susceptibility to poisoning attacks poses a critical security risk. We introduce LoReTTA (Low Resource Two-phase Temporal Attack), a novel adversarial framework on Continuous-Time Dynamic Graphs, which degrades TGNN performance by an average of 29.47% across 4 widely benchmark datasets and 4 State-of-the-Art (SotA) models. LoReTTA operates through a two-stage approach: (1) sparsify the graph by removing high-impact edges using any of the 16 tested temporal importance metrics, (2) strategically replace removed edges with adversarial negatives via LoReTTA's novel degree-preserving negative sampling algorithm. Our plug-and-play design eliminates the need for expensive surrogate models while adhering to realistic unnoticeability constraints. LoReTTA degrades performance by upto 42.0% on MOOC, 31.5% on Wikipedia, 28.8% on UCI, and 15.6% on Enron. LoReTTA outperforms 11 attack baselines, remains undetectable to 4 leading anomaly detection systems, and is robust to 4 SotA adversarial defense training methods, establishing its effectiveness, unnoticeability, and robustness.


翻译:时序图神经网络(TGNNs)在金融预测、推荐系统及欺诈检测等高风险领域中的应用日益广泛,但其对投毒攻击的脆弱性构成了严重的安全威胁。本文提出LoReTTA(低资源两阶段时序攻击),一种针对连续时间动态图的新型对抗性框架,该框架在4个广泛使用的基准数据集和4种最先进(SotA)模型上,平均将TGNN性能降低29.47%。LoReTTA通过两阶段方法实现攻击:(1)利用16种已测试的时序重要性指标中的任意一种,移除高影响力边以稀疏化图结构;(2)通过LoReTTA新颖的度保持负采样算法,策略性地用对抗性负边替换被移除的边。我们的即插即用设计无需昂贵的代理模型,同时遵循实际的无感知性约束。LoReTTA在MOOC数据集上性能降低高达42.0%,在Wikipedia上为31.5%,在UCI上为28.8%,在Enron上为15.6%。LoReTTA优于11种攻击基线方法,对4种主流异常检测系统保持不可检测性,并能抵御4种SotA对抗性防御训练方法,从而验证了其有效性、无感知性和鲁棒性。

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