More than Enough is Too Much: Adaptive Defenses against Gradient Leakage in Production Federated Learning
Notice bibliographique
Résumé
With increasing concerns on privacy leakage from gradients, a variety of attack mechanisms emerged to recover private data from gradients at an honest-but-curious server, which challenged the primary advantage of privacy protection in federated learning. However, we cast doubt upon the real impact of these gradient attacks on production federated learning systems. By taking away several impractical assumptions that the literature has made, we find that gradient attacks pose a limited degree of threat to the privacy of raw data.Through a comprehensive evaluation on existing gradient attacks in a federated learning system with practical assumptions, we have systematically analyzed their effectiveness under a wide range of configurations. We present key priors required to make the attack possible or stronger, such as a narrow distribution of initial model weights, as well as inversion at early stages of training. We then propose a new lightweight defense mechanism that provides sufficient and self-adaptive protection against time-varying levels of the privacy leakage risk throughout the federated learning process. As a variation of gradient perturbation method, our proposed defense, called Outpost, selectively adds Gaussian noise to gradients at each update iteration according to the Fisher information matrix, where the level of noise is determined by the privacy leakage risk quantified by the spread of model weights at each layer. To limit the computation overhead and training performance degradation, Outpost only performs perturbation with iteration-based decay. Our experimental results demonstrate that Outpost can achieve a much better tradeoff than the state-of-the-art with respect to convergence performance, computational overhead, and protection against gradient attacks.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,005 | 0,019 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».