Deep Neural Networks (DNNs) have attracted significant attention, and their internal models are now considered valuable intellectual assets. Extracting such a model via oracle access to a DNN is conceptually similar to extracting a secret key from a block cipher. Consequently, cryptanalytic techniques, particularly differential-like attacks, have been actively explored. ReLU-based DNNs are the most common and widely deployed architectures. While early works (e.g., Crypto 2020, Eurocrypt 2024) assume access to exact output logits, which are typically not exposed, more recent works (e.g., Asiacrypt 2024, Eurocrypt 2025) focus on the hard-label setting, where only the final classification result (e.g., "dog" or "car") is available. Notably, Carlini et al. (Eurocrypt 2025) showed that model extraction is feasible in polynomial time even under this restricted setting. In this paper, we show that a key assumption underlying their attack becomes increasingly unrealistic as the target depth grows. While prior works noted neurons whose activation states rarely change, we analyze their concrete impact on hard-label extraction: even a single neuron that is (almost) always active can prevent the attack from proceeding unless its parameters are recovered, and ignoring it incurs a non-negligible error. A straightforward solution is to extract these parameters by observing a state switch of such a neuron, but observing such a switch becomes exponentially harder as depth increases, implying that hard-label extraction is not always polynomial time. To address this limitation, we propose a novel attack called cross-layer extraction. Rather than extracting secret parameters (e.g., weights and biases) directly, we exploit cross-layer interactions to recover them from deeper layers, reducing query complexity and addressing limitations of existing approaches.


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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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