Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2507.05531v1

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 机器学习

arXiv:2507.05531v1 (cs)
[提交于 2025年7月7日 ]

标题: 位翻转故障攻击:通过渐进位搜索破坏图神经网络

标题: Bit-Flip Fault Attack: Crushing Graph Neural Networks via Gradual Bit Search

Authors:Sanaz Kazemi Abharian, Sai Manoj Pudukotai Dinakarrao
摘要: 图神经网络(GNNs)已成为处理图结构数据的强大机器学习方法。 大量硬件加速器已被引入以满足实际应用中GNN的性能需求。 然而,基于硬件的攻击的安全挑战通常被忽视。 在本文中,我们研究了GNN模型对基于硬件的故障攻击的脆弱性,其中攻击者试图通过在存储设备中注入故障来修改训练后的权重参数,从而导致输出错误分类。 因此,我们提出了渐进式位翻转故障攻击(GBFA),这是一种层感知的位翻转故障攻击,逐步选择每个选定权重中的易受攻击位,通过翻转最少数量的位来破坏GNN的性能。 为了实现这一点,GBFA分为两个步骤。 首先,创建一个马尔可夫模型,根据从内存访问模式中提取的特征预测层的执行顺序,从而在特定层内发起攻击。 随后,GBFA通过层内搜索使用梯度排序来识别选定权重中的易受攻击位。 我们使用Cora和PubMed数据集在各种GNN模型上评估了所提出的GBFA攻击的有效性。 我们的研究结果表明, GBFA显著降低了预测准确性,其在不同层之间的影响力变化突显了在GNN中采用层感知攻击策略的重要性。 例如,在Cora数据集上,GBFA仅在最后一层进行一次位翻转,就使GraphSAGE的预测准确性下降了17%。
摘要: Graph Neural Networks (GNNs) have emerged as a powerful machine learning method for graph-structured data. A plethora of hardware accelerators has been introduced to meet the performance demands of GNNs in real-world applications. However, security challenges of hardware-based attacks have been generally overlooked. In this paper, we investigate the vulnerability of GNN models to hardware-based fault attack, wherein an attacker attempts to misclassify output by modifying trained weight parameters through fault injection in a memory device. Thus, we propose Gradual Bit-Flip Fault Attack (GBFA), a layer-aware bit-flip fault attack, selecting a vulnerable bit in each selected weight gradually to compromise the GNN's performance by flipping a minimal number of bits. To achieve this, GBFA operates in two steps. First, a Markov model is created to predict the execution sequence of layers based on features extracted from memory access patterns, enabling the launch of the attack within a specific layer. Subsequently, GBFA identifies vulnerable bits within the selected weights using gradient ranking through an in-layer search. We evaluate the effectiveness of the proposed GBFA attack on various GNN models for node classification tasks using the Cora and PubMed datasets. Our findings show that GBFA significantly degrades prediction accuracy, and the variation in its impact across different layers highlights the importance of adopting a layer-aware attack strategy in GNNs. For example, GBFA degrades GraphSAGE's prediction accuracy by 17% on the Cora dataset with only a single bit flip in the last layer.
主题: 机器学习 (cs.LG) ; 硬件架构 (cs.AR)
引用方式: arXiv:2507.05531 [cs.LG]
  (或者 arXiv:2507.05531v1 [cs.LG] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.05531
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Sanaz Kazemi Abharian [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2025 年 7 月 7 日 23:06:29 UTC (215 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
cs.LG
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cs
cs.AR

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号