Federated learning is a popular strategy for training models on distributed, sensitive data, while preserving data privacy. Prior work identified a range of security threats on federated learning protocols that poison the data or the model. However, federated learning is a networked system where the communication between clients and server plays a critical role for the learning task performance. We highlight how communication introduces another vulnerability surface in federated learning and study the impact of network-level adversaries on training federated learning models. We show that attackers dropping the network traffic from carefully selected clients can significantly decrease model accuracy on a target population. Moreover, we show that a coordinated poisoning campaign from a few clients can amplify the dropping attacks. Finally, we develop a server-side defense which mitigates the impact of our attacks by identifying and up-sampling clients likely to positively contribute towards target accuracy. We comprehensively evaluate our attacks and defenses on three datasets, assuming encrypted communication channels and attackers with partial visibility of the network.


翻译:联邦学习是一种在保护数据隐私的同时对分布式敏感数据进行培训模式的流行战略。先前的工作查明了对联合学习协议的一系列安全威胁,这些协议毒化了数据或模型。然而,联邦学习是一个网络化系统,客户和服务器之间的通信对学习任务业绩起着关键作用。我们强调沟通如何在联邦学习中造成另一个脆弱性,并研究网络一级的对手对培训联邦学习模式的影响。我们表明,袭击者从精心挑选的客户中放弃网络流量,可以大大降低目标人群的模型准确性。此外,我们还表明,来自几个客户的协调一致的中毒运动可以扩大减少袭击。最后,我们开发了一个服务器一侧防御系统,通过识别和增加客户可能对目标准确性做出积极贡献来减轻我们袭击的影响。我们全面评价了三个数据集上的袭击和防御,假设加密通信渠道和网络部分可见的攻击者。

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