The applications concerning vehicular networks benefit from the vision of beyond 5G and 6G technologies such as ultra-dense network topologies, low latency, and high data rates. Vehicular networks have always faced data privacy preservation concerns, which lead to the advent of distributed learning techniques such as federated learning. Although federated learning has solved data privacy preservation issues to some extent, the technique is quite vulnerable to model inversion and model poisoning attacks. We assume that the design of defense mechanism and attacks are two sides of the same coin. Designing a method to reduce vulnerability requires the attack to be effective and challenging with real-world implications. In this work, we propose simulated poisoning and inversion network (SPIN) that leverages the optimization approach for reconstructing data from a differential model trained by a vehicular node and intercepted when transmitted to roadside unit (RSU). We then train a generative adversarial network (GAN) to improve the generation of data with each passing round and global update from the RSU, accordingly. Evaluation results show the qualitative and quantitative effectiveness of the proposed approach. The attack initiated by SPIN can reduce up to 22% accuracy on publicly available datasets while just using a single attacker. We assume that revealing the simulation of such attacks would help us find its defense mechanism in an effective manner.


翻译:有关车辆网络的应用受益于超过5G和6G技术的愿景,如超常网络地形学、低潜值和高数据率等超常网络地形学、低潜值和高数据率等超常网络技术。 车辆网络始终面临数据隐私保护问题,这导致出现了联邦学习等分布式学习技术。 虽然联邦学习在某种程度上解决了数据隐私保护问题,但这种技术很容易被模拟反演和中毒袭击模式所利用。我们认为,设计防御机制和袭击是同一硬币的两面。设计一种降低脆弱性的方法要求攻击是有效的,具有真实世界的影响,具有挑战性。在这项工作中,我们提议模拟中毒和倒流网络(SPIN)利用优化方法,利用由车辆节点训练的差别模型来重建数据,并在传输到路边单元时截获数据。我们随后训练了一个基因化的对抗网络,以便用RSU的每过一轮和全球更新来改进数据生成。因此,评估结果显示拟议攻击的质量和数量效果。我们SPIN发起的攻击行动将利用一种优化的方法,同时用一种有效的防御机制来推断出我们现有的单一攻击的精确度。

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