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
酷波er应助thanksforsharing采纳,获得30
1秒前
1秒前
3秒前
three发布了新的文献求助30
3秒前
大个应助笑点低的一一采纳,获得10
3秒前
情怀应助旺仔采纳,获得30
3秒前
Dr bao完成签到,获得积分10
4秒前
6秒前
ZSS_ism发布了新的文献求助10
6秒前
Jing关注了科研通微信公众号
7秒前
充电宝应助陈宇龙采纳,获得10
8秒前
8秒前
罗梦完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
马里奥完成签到,获得积分10
9秒前
uy完成签到,获得积分10
11秒前
风清扬发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
wan完成签到 ,获得积分10
13秒前
duoduo发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
Lucas应助津门霍元甲采纳,获得10
14秒前
16秒前
冷月完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
18秒前
能干小懒虫完成签到,获得积分10
18秒前
molihuakai应助悲凉的海安采纳,获得10
18秒前
科研通AI6.2应助小象采纳,获得10
18秒前
18秒前
Denden完成签到,获得积分10
19秒前
林敏榆完成签到 ,获得积分10
19秒前
19秒前
2U完成签到,获得积分20
20秒前
尿成一条线应助刘甲凯采纳,获得10
21秒前
李小野完成签到 ,获得积分10
21秒前
徐俊大完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
暴躁莹子完成签到 ,获得积分10
22秒前
22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
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Periodic Report Summary 2 - AFTER (A Framework for electrical power sysTems vulnerability identification, dEfense and Restoration) 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 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 7319318
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8935021
关于积分的说明 18940685
捐赠科研通 6978073
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214386
关于科研通互助平台的介绍 2382259
邀请新用户注册赠送积分活动 2193366