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:2507.14629

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 密码学与安全

arXiv:2507.14629 (cs)
[提交于 2025年7月19日 ]

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

Authors:Juntao Tan, Lan Zhang, Zhonghao Hu, Kai Yang, Peng Ran, Bo Li
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。
摘要: Though vertical federated learning (VFL) is generally considered to be privacy-preserving, recent studies have shown that VFL system is vulnerable to label inference attacks originating from various attack surfaces. Among these attacks, the model completion (MC) attack is currently the most powerful one. Existing defense methods against it either sacrifice model accuracy or incur impractical computational overhead. In this paper, we propose VMask, a novel label privacy protection framework designed to defend against MC attack from the perspective of layer masking. Our key insight is to disrupt the strong correlation between input data and intermediate outputs by applying the secret sharing (SS) technique to mask layer parameters in the attacker's model. We devise a strategy for selecting critical layers to mask, reducing the overhead that would arise from naively applying SS to the entire model. Moreover, VMask is the first framework to offer a tunable privacy budget to defenders, allowing for flexible control over the levels of label privacy according to actual requirements. We built a VFL system, implemented VMask on it, and extensively evaluated it using five model architectures and 13 datasets with different modalities, comparing it to 12 other defense methods. The results demonstrate that VMask achieves the best privacy-utility trade-off, successfully thwarting the MC attack (reducing the label inference accuracy to a random guessing level) while preserving model performance (e.g., in Transformer-based model, the averaged drop of VFL model accuracy is only 0.09%). VMask's runtime is up to 60,846 times faster than cryptography-based methods, and it only marginally exceeds that of standard VFL by 1.8 times in a large Transformer-based model, which is generally acceptable.
主题: 密码学与安全 (cs.CR) ; 人工智能 (cs.AI)
引用方式: arXiv:2507.14629 [cs.CR]
  (或者 arXiv:2507.14629v1 [cs.CR] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.14629
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

提交历史

来自: Juntao Tan [查看电子邮件]
[v1] 星期六, 2025 年 7 月 19 日 13:51:09 UTC (2,921 KB)
全文链接:

获取论文:

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

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