Graph Neural Networks (GNNs), inspired by Convolutional Neural Networks (CNNs), aggregate the message of nodes' neighbors and structure information to acquire expressive representations of nodes for node classification, graph classification, and link prediction. Previous studies have indicated that GNNs are vulnerable to Membership Inference Attacks (MIAs), which infer whether a node is in the training data of GNNs and leak the node's private information, like the patient's disease history. The implementation of previous MIAs takes advantage of the models' probability output, which is infeasible if GNNs only provide the prediction label (label-only) for the input. In this paper, we propose a label-only MIA against GNNs for node classification with the help of GNNs' flexible prediction mechanism, e.g., obtaining the prediction label of one node even when neighbors' information is unavailable. Our attacking method achieves around 60\% accuracy, precision, and Area Under the Curve (AUC) for most datasets and GNN models, some of which are competitive or even better than state-of-the-art probability-based MIAs implemented under our environment and settings. Additionally, we analyze the influence of the sampling method, model selection approach, and overfitting level on the attack performance of our label-only MIA. Both of those factors have an impact on the attack performance. Then, we consider scenarios where assumptions about the adversary's additional dataset (shadow dataset) and extra information about the target model are relaxed. Even in those scenarios, our label-only MIA achieves a better attack performance in most cases. Finally, we explore the effectiveness of possible defenses, including Dropout, Regularization, Normalization, and Jumping knowledge. None of those four defenses prevent our attack completely.
翻译:由神经神经网络( Convolutional Neal Networks) 启发的神经网络(GNNS), 将节点邻居的信息和结构信息汇总起来, 以获得节点分类、 图形分类和链接预测的预言。 先前的研究显示, GNNS 很容易被会员推导攻击( MIAs) 所利用。 这表明GNNS 的培训数据中是否有节点, 并泄露节点的私人信息, 比如病人的病史。 以前的MIAs 利用了模型的概率输出, 如果 GNNNS只提供节点分类、 图解分类和链接预测的预言, 从而获取了节点的预言。 我们的模型可以完全防止60 ⁇ 的准确性、 准确性、 和地区( AUC) 对大多数的数据集和 GNNW 模型的概率, 如果 GNNF 提供了输入的预测标签标签标签标签的标签标签标签标签, 则不可行。 在本文件中, 我们的常规的预估测结果中, 将比 IMA 的精确地分析了我们的标准 。, 度 。 这些 的 的 的 的 标准选择 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和 的 的 度 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的