清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

ShieldFL: Mitigating Model Poisoning Attacks in Privacy-Preserving Federated Learning

计算机科学 计算机安全 加密 同态加密 稳健性(进化) 对手 密码学 人工智能 理论计算机科学 生物化学 基因 化学
作者
Zhuoran Ma,Jianfeng Ma,Yinbin Miao,Yingjiu Li,Robert H. Deng
出处
期刊:IEEE Transactions on Information Forensics and Security [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:17: 1639-1654 被引量:141
标识
DOI:10.1109/tifs.2022.3169918
摘要

Privacy-Preserving Federated Learning (PPFL) is an emerging secure distributed learning paradigm that aggregates user-trained local gradients into a federated model through a cryptographic protocol. Unfortunately, PPFL is vulnerable to model poisoning attacks launched by a Byzantine adversary, who crafts malicious local gradients to harm the accuracy of the federated model. To resist model poisoning attacks, existing defense strategies focus on identifying suspicious local gradients over plaintexts. However, the Byzantine adversary submits encrypted poisonous gradients to circumvent existing defense strategies in PPFL, resulting in encrypted model poisoning. To address the issue, in this paper we design a privacy-preserving defense strategy using two-trapdoor homomorphic encryption (referred to as ShieldFL), which can resist encrypted model poisoning without compromising privacy in PPFL. Specially, we first present the secure cosine similarity method aiming to measure the distance between two encrypted gradients. Then, we propose the Byzantine-tolerance aggregation using cosine similarity, which can achieve robustness for both Independently Identically Distribution (IID) and non-IID data. Extensive evaluations on three benchmark datasets ( i.e., MNIST, KDDCup99, and Amazon) show that ShieldFL outperforms existing defense strategies. Especially, ShieldFL can achieve 30%-80% accuracy improvement to defend two state-of-the-art model poisoning attacks in both non-IID and IID settings.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
sue发布了新的文献求助10
刚刚
27秒前
32秒前
感动初蓝完成签到 ,获得积分10
42秒前
54秒前
1分钟前
SciGPT应助俏皮谷芹采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
自信的高山完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
嘻嘻哈哈应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
鸟兽兽应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
鸟兽兽应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
俏皮谷芹发布了新的文献求助10
1分钟前
嘻嘻哈哈应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
lihuiying5aini完成签到,获得积分10
1分钟前
lnb666777888完成签到 ,获得积分10
2分钟前
LINDENG2004完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
俏皮谷芹完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
美丽觅夏完成签到 ,获得积分10
2分钟前
凉白开完成签到,获得积分10
2分钟前
嘻嘻哈哈应助科研通管家采纳,获得10
3分钟前
3分钟前
mayhem发布了新的文献求助30
4分钟前
胖小羊完成签到 ,获得积分10
4分钟前
Hello应助连玉采纳,获得10
4分钟前
英姑应助麻辣香锅采纳,获得10
4分钟前
4分钟前
明天吖在吗完成签到,获得积分10
4分钟前
麻辣香锅发布了新的文献求助10
4分钟前
银色的溪水完成签到 ,获得积分10
4分钟前
芹123发布了新的文献求助10
5分钟前
顾矜应助麻辣香锅采纳,获得10
5分钟前
嘻嘻哈哈应助科研通管家采纳,获得10
5分钟前
嘻嘻哈哈应助科研通管家采纳,获得10
5分钟前
嘻嘻哈哈应助科研通管家采纳,获得10
5分钟前
鸟兽兽应助科研通管家采纳,获得10
5分钟前
高分求助中
The Wiley Blackwell Companion to Diachronic and Historical Linguistics 3000
Standards for Molecular Testing for Red Cell, Platelet, and Neutrophil Antigens, 7th edition 1000
HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS 106th edition 1000
ASPEN Adult Nutrition Support Core Curriculum, Fourth Edition 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
脑电大模型与情感脑机接口研究--郑伟龙 500
GMP in Practice: Regulatory Expectations for the Pharmaceutical Industry 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6292069
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8110116
关于积分的说明 16967189
捐赠科研通 5355452
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2845689
邀请新用户注册赠送积分活动 1823020
关于科研通互助平台的介绍 1678585