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Enregistrement W7134996122

Anomaly Detection and Attack Mitigation in Federated Learning

2025· other· en· W7134996122 sur OpenAlexaff
Haoqi Huang

Notice bibliographique

RevueYorkSpace (York University) · 2025
Typeother
Langueen
Domaine
Thématique
Établissements canadiensYork University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAutoencoderUploadAnomaly detectionRobustness (evolution)Intrusion detection systemData modelingFederated learningFilter (signal processing)Data sharingFeature learning
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Federated Learning (FL) enables collaborative model training across multiple participants without sharing raw data, achieving a balance between privacy protection and data utility. However, the decentralized nature of FL also introduces new security threats, among which model poisoning attacks are the most critical. Malicious clients can upload manipulated model updates to disrupt the global aggregation process, leading to performance degradation or even system failure. This thesis systematically investigates anomaly detection (AD) and attack mitigation in FL, aiming to enhance system robustness and security from both detection and defense perspectives. First, a comprehensive review and categorization of AD methods are presented, focusing on reconstruction-based and prediction-based deep learning frameworks and their applications to different data types. Second, existing defense mechanisms are analyzed in terms of their effectiveness and limitations under various attack scenarios, providing the theoretical foundation for the proposed framework. Based on these analyses, this thesis proposes an unsupervised defense framework named Dual-VAE with Truncated Gaussian (DVTG). The framework follows a three-stage structure to model and filter client updates. In Stage 1, a variational autoencoder (VAE) is trained to estimate reconstruction errors and identify a set of potentially clean updates. In Stage 2, a second VAE with a truncated Gaussian prior is trained on this refined subset to obtain a more stable latent representation. In Stage 3, the trained model evaluates incoming client updates and filters those with high reconstruction errors before aggregation. The method enables effective anomaly detection without requiring labeled or clean data and remains stable under both adversarial and stochastic disturbances. Experiments conducted on the MNIST dataset under non-independent and identically distributed (non-IID) conditions show that DVTG outperforms the baseline model across different attack scenarios. The framework effectively detects malicious clients while maintaining stable convergence and comparable accuracy to the non-attack scenario. Finally, this thesis discusses several future directions. These include extending the defense framework to hierarchical FL architectures and developing more interpretable and efficient AD models. The goal is to build a reliable and practical FL framework with stronger defense capability and better adaptability to real-world environments.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,008
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,008
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,003
Science ouverte0,0020,003
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,009
Tête enseignante GPT0,203
Écart entre enseignants0,194 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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