计算机科学 > 密码学与安全
[提交于 2025年7月19日
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标题: VMask:通过层掩码实现垂直联邦学习中的可调标签隐私保护
标题: VMask: Tunable Label Privacy Protection for Vertical Federated Learning via Layer Masking
摘要: 尽管垂直联邦学习(VFL)通常被认为是隐私保护的,但最近的研究表明,VFL系统容易受到来自各种攻击面的标签推断攻击。 在这些攻击中,模型补全(MC)攻击目前是最强大的一种。 现有的针对它的防御方法要么牺牲模型准确性,要么产生不切实际的计算开销。 在本文中,我们提出了VMask,这是一种新的标签隐私保护框架,旨在从层掩码的角度防御MC攻击。 我们的关键见解是通过应用秘密共享(SS)技术来掩码攻击者模型中的层参数,从而破坏输入数据和中间输出之间的强相关性。 我们设计了一种选择关键层进行掩码的策略,以减少对整个模型天真地应用SS所带来的开销。 此外,VMask是第一个为防御者提供可调隐私预算的框架,允许根据实际需求灵活控制标签隐私的级别。 我们构建了一个VFL系统,在其上实现了VMask,并使用五种模型架构和13个不同模态的数据集进行了广泛评估,将其与12种其他防御方法进行了比较。 结果表明,VMask实现了最佳的隐私-效用权衡,在成功阻止MC攻击(将标签推断准确率降低到随机猜测水平)的同时保持了模型性能(例如,在基于Transformer的模型中,VFL模型准确率的平均下降仅为0.09%)。 VMask的运行时间比基于密码学的方法快多达60,846倍,并且在大型基于Transformer的模型中,其运行时间仅比标准VFL高出1.8倍,这通常是可以接受的。
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