Graph Neural Networks (GNNs) have been widely applied to different tasks such as bioinformatics, drug design, and social networks. However, recent studies have shown that GNNs are vulnerable to adversarial attacks which aim to mislead the node or subgraph classification prediction by adding subtle perturbations. Detecting these attacks is challenging due to the small magnitude of perturbation and the discrete nature of graph data. In this paper, we propose a general adversarial edge detection pipeline EDoG without requiring knowledge of the attack strategies based on graph generation. Specifically, we propose a novel graph generation approach combined with link prediction to detect suspicious adversarial edges. To effectively train the graph generative model, we sample several sub-graphs from the given graph data. We show that since the number of adversarial edges is usually low in practice, with low probability the sampled sub-graphs will contain adversarial edges based on the union bound. In addition, considering the strong attacks which perturb a large number of edges, we propose a set of novel features to perform outlier detection as the preprocessing for our detection. Extensive experimental results on three real-world graph datasets including a private transaction rule dataset from a major company and two types of synthetic graphs with controlled properties show that EDoG can achieve above 0.8 AUC against four state-of-the-art unseen attack strategies without requiring any knowledge about the attack type; and around 0.85 with knowledge of the attack type. EDoG significantly outperforms traditional malicious edge detection baselines. We also show that an adaptive attack with full knowledge of our detection pipeline is difficult to bypass it.


翻译:神经网图(GNNs)被广泛应用于生物信息学、药物设计和社交网络等不同任务。然而,最近的研究表明,GNNs很容易受到对抗性攻击,这些攻击的目的是通过增加微妙的扰动来误导节点或子分类预测。检测这些攻击具有挑战性,因为扰动规模小和图形数据离散性质。在本文中,我们建议采用一般对立传统边缘探测管道EDoG,而不需要了解基于图形生成的攻击战略。具体地说,我们建议采用新的图形生成方法,结合链接预测,以探测可疑的对立性网络边缘。为了有效地培训图形基因化模型,我们从给定的图形数据中抽取了若干次子图。我们显示,由于这些对立性子图通常在实践上较低,样本中含有基于联盟约束的对立性边缘。此外,考虑到攻击的强烈攻击,我们建议用一套新颖的特征来进行比外的检测,作为前处理,用于检测可疑的对可疑的对线端线的对准线端端端线。我们从特定的图形5型图形图形模型中,我们也可以在实际的EG上显示一种硬值数据。在真实的直径上显示一种硬值上的直方数据类型上的对硬值。我们对硬值的直方数据。我们对面数据,可以显示真实的直方数据。

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