APFed: Anti-Poisoning Attacks in Privacy-Preserving Heterogeneous Federated Learning

计算机科学 利用 稳健性(进化) 聚类分析 联合学习 对手 分布式计算 计算机安全 信息隐私 水准点(测量) 计算机网络 数据挖掘 人工智能 生物化学 基因 大地测量学 化学 地理
作者
Xiao Chen,Haining Yu,Xiaohua Jia,Xiangzhan Yu
出处
期刊:IEEE Transactions on Information Forensics and Security [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:18: 5749-5761 被引量:14
标识
DOI:10.1109/tifs.2023.3315125
摘要

Federated learning (FL) is an emerging paradigm of privacy-preserving distributed machine learning that effectively deals with the privacy leakage problem by utilizing cryptographic primitives. However, how to prevent poisoning attacks in distributed situations has recently become a major FL concern. Indeed, an adversary can manipulate multiple edge nodes and submit malicious gradients to disturb the global model's availability. Currently, most existing works rely on an Independently Identical Distribution (IID) situation and identify malicious gradients using plaintext. However, we demonstrates that current works cannot handle the data heterogeneity scenario challenges and that publishing unencrypted gradients imposes significant privacy leakage problems. Therefore, we develop APFed, a layered privacy-preserving defense mechanism that significantly mitigates the effects of poisoning attacks in data heterogeneity scenarios. Specifically, we exploit HE as the underlying technique and employ the median coordinate as the benchmark. Subsequently, we propose a secure cosine similarity scheme to identify poisonous gradients, and we innovatively use clustering as part of the defense mechanism and develop a hierarchical aggregation that enhances our scheme's robustness in IID and non-IID scenarios. Extensive evaluations on two benchmark datasets demonstrate that APFed outperforms existing defense strategies while reducing the communication overhead by replacing the expensive remote communication method with inexpensive intra-cluster communication.
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
严锦强完成签到,获得积分10
1秒前
Chauncey完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
1秒前
文文完成签到,获得积分10
1秒前
大仁哥完成签到,获得积分10
1秒前
菠萝吹雪完成签到 ,获得积分20
1秒前
YY完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
lzs123完成签到,获得积分10
2秒前
孤独天奇发布了新的文献求助10
2秒前
Bubu完成签到,获得积分10
2秒前
CC完成签到,获得积分10
2秒前
宝海青完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
机灵水池完成签到,获得积分10
3秒前
Sean完成签到,获得积分10
3秒前
百龄童完成签到,获得积分10
4秒前
快乐疯样完成签到,获得积分10
4秒前
YYC完成签到,获得积分10
4秒前
fyl完成签到,获得积分20
4秒前
valorb完成签到,获得积分0
4秒前
Holleay123完成签到,获得积分10
4秒前
oooo完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
YDU完成签到,获得积分10
6秒前
村长热爱美丽完成签到 ,获得积分10
6秒前
林雾完成签到,获得积分10
7秒前
fyl发布了新的文献求助10
7秒前
长弓诘完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
没汤汤不饭饭完成签到,获得积分10
8秒前
稳重的菠萝应助申屠采纳,获得20
9秒前
Joya完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
zuoyanwin完成签到,获得积分10
10秒前
鱼子yuzi完成签到,获得积分10
10秒前
别梦寒完成签到,获得积分10
10秒前
hkh发布了新的文献求助10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 1500
Weaponeering: An Introduction Fourth Edition, Volume 1 1000
Advanced Weaponeering Fourth Edition, Volume 2 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Curating Socialism: A Handbook of International Art Exhibitions 1947-1989 550
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7514069
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9102416
关于积分的说明 19428365
捐赠科研通 7119657
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3253370
关于科研通互助平台的介绍 2422187
邀请新用户注册赠送积分活动 2239937