Federated learning is highly susceptible to model poisoning attacks, especially those meticulously crafted for servers. Traditional defense methods mainly focus on updating assessments or robust aggregation against manually crafted myopic attacks. When facing advanced attacks, their defense stability is notably insufficient. Therefore, it is imperative to develop adaptive defenses against such advanced poisoning attacks. We find that benign clients exhibit significantly higher data distribution stability than malicious clients in federated learning in both CV and NLP tasks. Therefore, the malicious clients can be recognized by observing the stability of their data distribution. In this paper, we propose AdaAggRL, an RL-based Adaptive Aggregation method, to defend against sophisticated poisoning attacks. Specifically, we first utilize distribution learning to simulate the clients' data distributions. Then, we use the maximum mean discrepancy (MMD) to calculate the pairwise similarity of the current local model data distribution, its historical data distribution, and global model data distribution. Finally, we use policy learning to adaptively determine the aggregation weights based on the above similarities. Experiments on four real-world datasets demonstrate that the proposed defense model significantly outperforms widely adopted defense models for sophisticated attacks.


翻译:联邦学习极易受到模型投毒攻击的影响,尤其是那些针对服务器精心设计的攻击。传统的防御方法主要侧重于更新评估或针对手工设计的短视攻击进行鲁棒聚合。在面对高级攻击时,其防御稳定性明显不足。因此,亟需开发针对此类高级投毒攻击的自适应防御机制。我们发现,在计算机视觉和自然语言处理任务的联邦学习中,良性客户端的数据分布稳定性显著高于恶意客户端。因此,可以通过观察客户端数据分布的稳定性来识别恶意客户端。本文提出AdaAggRL,一种基于强化学习的自适应聚合方法,以防御复杂的投毒攻击。具体而言,我们首先利用分布学习来模拟客户端的数据分布。然后,使用最大均值差异(MMD)计算当前本地模型数据分布、其历史数据分布以及全局模型数据分布之间的两两相似度。最后,我们基于上述相似度,通过策略学习自适应地确定聚合权重。在四个真实世界数据集上的实验表明,所提出的防御模型在应对复杂攻击时,其性能显著优于广泛采用的防御模型。

1
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
46+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
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
37+阅读 · 2021年8月2日
Arxiv
17+阅读 · 2021年7月18日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
VIP会员
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
46+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
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