Byzantines Can Also Learn From History: Fall of Centered Clipping in Federated Learning

计算机科学 剪裁(形态学) 人工智能 多媒体 语言学 哲学
作者
Kerem Özfatura,Emre Özfatura,Alptekın Küpçü,Denız Gündüz
出处
期刊:IEEE Transactions on Information Forensics and Security [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:19: 2010-2022 被引量:3
标识
DOI:10.1109/tifs.2023.3345171
摘要

The increasing popularity of the federated learning (FL) framework due to its success in a wide range of collaborative learning tasks also induces certain security concerns.Among many vulnerabilities, the risk of Byzantine attacks is of particular concern, which refers to the possibility of malicious clients participating in the learning process.Hence, a crucial objective in FL is to neutralize the potential impact of Byzantine attacks and to ensure that the final model is trustable.It has been observed that the higher the variance among the clients' models/updates, the more space there is for Byzantine attacks to be hidden.As a consequence, by utilizing momentum, and thus, reducing the variance, it is possible to weaken the strength of known Byzantine attacks.The centered clipping (CC) framework has further shown that the momentum term from the previous iteration, besides reducing the variance, can be used as a reference point to neutralize Byzantine attacks better.In this work, we first expose vulnerabilities of the CC framework, and introduce a novel attack strategy that can circumvent the defences of CC and other robust aggregators and reduce their test accuracy up to %33 on bestcase scenarios in image classification tasks.Then, we propose a new robust and fast defence mechanism that is effective against the proposed and other existing Byzantine attacks.

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