计算机研究与发展2021,Vol.58Issue(11) :2364-2373.DOI:10.7544/issn1000-1239.2021.20210659

基于生成式对抗网络的联邦学习后门攻击方案

Federated Learning Backdoor Attack Scheme Based on Generative Adversarial Network

陈大卫 付安民 周纯毅 陈珍珠
计算机研究与发展2021,Vol.58Issue(11) :2364-2373.DOI:10.7544/issn1000-1239.2021.20210659

基于生成式对抗网络的联邦学习后门攻击方案

Federated Learning Backdoor Attack Scheme Based on Generative Adversarial Network

陈大卫 1付安民 1周纯毅 2陈珍珠2
扫码查看

作者信息

  • 1. 南京理工大学计算机科学与工程学院 南京 210094;信息安全国家重点实验室(中国科学院信息工程研究所) 北京 100093
  • 2. 南京理工大学计算机科学与工程学院 南京 210094
  • 折叠

摘要

联邦学习使用户在数据不出本地的情形下参与协作式的模型训练,降低了用户数据隐私泄露风险,广泛地应用于智慧金融、智慧医疗等领域.但联邦学习对后门攻击表现出固有的脆弱性,攻击者通过上传模型参数植入后门,一旦全局模型识别带有触发器的输入时,会按照攻击者指定的标签进行误分类.因此针对联邦学习提出了一种新型后门攻击方案Bac_GAN,通过结合生成式对抗网络技术将触发器以水印的形式植入干净样本,降低了触发器特征与干净样本特征之间的差异,提升了触发器的隐蔽性,并通过缩放后门模型,避免了参数聚合过程中后门贡献被抵消的问题,使得后门模型在短时间内达到收敛,从而显著提升了后门攻击成功率.此外,论文对触发器生成、水印系数、缩放系数等后门攻击核心要素进行了实验测试,给出了影响后门攻击性能的最佳参数,并在MNIST,CIFAR-10等数据集上验证了Bac_GAN方案的攻击有效性.

关键词

联邦学习/生成式对抗网络/后门攻击/触发器/水印

引用本文复制引用

基金项目

国家自然科学基金(62072239)

信息安全国家重点实验室开放基金(2021-MS-07)

中央高校基本科研业务费专项资金(30920021129)

中央高校基本科研业务费专项资金(30921013111)

出版年

2021
计算机研究与发展
中国科学院计算技术研究所 中国计算机学会

计算机研究与发展

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:2.649
ISSN:1000-1239
被引量9
参考文献量5
段落导航相关论文