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夏彬杰1,缪祥华1,2,刘义良3,吕艳1
摘要: 摘 要: 为解决联邦学习中当存在不同数量以及较多恶意客户端时,特别是非独立同分布(Non-IID)场景下,全局模型性能损失严重的问题,本文提出一种基于聚类评估的联邦学习投毒攻击防御算法FedCE。首先利用余弦距离和曼哈顿距离剔除混合距离和最小的簇,最大限度保留客户端信息;随后结合上轮全局模型聚合参数和聚合客户端进行历史聚合信息评估筛选最优聚类结果;最后通过四分位距法(IQR)统计各客户端异常梯度占比动态调整聚合权重,提升全局模型的鲁棒性。实验结果表明,在数据为非独立同分布(Non-IID)和恶意客户端比例为40%时,相较于LASA算法,FedCE在MNIST数据集上对于MinMax、Mimic、LabelFlipping、Neurotoxin四种投毒攻击的模型准确率分别提升了1.64、0.67、0.03和0.54个百分点,在CIFAR10数据集上模型准确率分别提升了1.28、9.45、1.46和4.67个百分点。在2个数据集的独立同分布和非独立同分布数据划分下,面对不同比例的恶意客户端和类型的投毒攻击,FedCE的模型准确率相比5个主流的防御算法都有明显的优势。
中图分类号: