Random Walks-based Anomaly Detection (RWAD) is commonly used to identify anomalous patterns in various applications. An intriguing characteristic of RWAD is that the input graph can either be pre-existing or constructed from raw features. Consequently, there are two potential attack surfaces against RWAD: graph-space attacks and feature-space attacks. In this paper, we explore this vulnerability by designing practical dual-space attacks, investigating the interplay between graph-space and feature-space attacks. To this end, we conduct a thorough complexity analysis, proving that attacking RWAD is NP-hard. Then, we proceed to formulate the graph-space attack as a bi-level optimization problem and propose two strategies to solve it: alternative iteration (alterI-attack) or utilizing the closed-form solution of the random walk model (cf-attack). Finally, we utilize the results from the graph-space attacks as guidance to design more powerful feature-space attacks (i.e., graph-guided attacks). Comprehensive experiments demonstrate that our proposed attacks are effective in enabling the target nodes from RWAD with a limited attack budget. In addition, we conduct transfer attack experiments in a black-box setting, which show that our feature attack significantly decreases the anomaly scores of target nodes. Our study opens the door to studying the dual-space attack against graph anomaly detection in which the graph space relies on the feature space.


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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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