READ-2356 Long-Short History of Gradients is All You Need: Detecting Malicious and Unreliable Client

论文名称 Long-Short History of Gradients is All You Need: Detecting Malicious and Unreliable Clients in Federated Learning
作者 Ashish Gupta, Tie Luo, Mao V. Ngo, Sajal K. Das
来源 ESORICS 2022
领域 Machine Learning - Federal learning - Security – poisoning attack
问题 已有的防御机制主要针对恶意客户端和良性客户端进行两重区分,而三重区分更具有挑战:恶意客户端、由于具有低质量训练数据而类似恶意客户端的良性客户端、良性客户端,并且恶意客户端又可以进一步分为有目标攻击者和无目标攻击者
方法 在迭代过程中记录梯度的长-短历史,并利用距离和相似性度量识别不可靠客户端, 再进一步考虑有目标和无目标攻击以及更细粒度的攻击类型

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总结

针对投毒攻击:

  1. 无目标攻击
    (1)符号翻转攻击的会使恶意客户端与所有客户端的梯度中值有很大的角度偏差
    (2)加性噪声攻击者和不可靠客户端具有类似的短期历史更新,但可以区别于其他客户端,可以先将上述两类客户端与其他客户端区分开来,又因为加性噪声攻击者的梯度远离于不可靠的客户端的梯度,因此可以进一步分离。
  2. 有目标攻击:有目标攻击使全局模型指向一个特定的收敛点,这使得攻击者对短期噪声有很强的抵抗力,而在整个历史上容易辨识
  3. 不可靠客户端:从短期历史更新来看,不可靠客户端更新离良性客户端更新更远