論文の概要: Model Inversion Attacks against Graph Neural Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.07807v2
• Date: Mon, 19 Sep 2022 00:58:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2022-09-20 12:52:11.276125
• Title: Model Inversion Attacks against Graph Neural Networks
• Title（参考訳）: グラフニューラルネットワークに対するモデル反転攻撃
• Authors: Zaixi Zhang, Qi Liu, Zhenya Huang, Hao Wang, Chee-Kong Lee, Enhong Chen
• Abstract要約: グラフニューラルネットワーク(GNN)に対するモデル反転攻撃について検討する。 本稿では,プライベートトレーニンググラフデータを推測するためにGraphMIを提案する。 実験の結果,このような防御効果は十分ではないことが示され,プライバシー攻撃に対するより高度な防御が求められている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 65.35955643325038
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Many data mining tasks rely on graphs to model relational structures among individuals (nodes). Since relational data are often sensitive, there is an urgent need to evaluate the privacy risks in graph data. One famous privacy attack against data analysis models is the model inversion attack, which aims to infer sensitive data in the training dataset and leads to great privacy concerns. Despite its success in grid-like domains, directly applying model inversion attacks on non-grid domains such as graph leads to poor attack performance. This is mainly due to the failure to consider the unique properties of graphs. To bridge this gap, we conduct a systematic study on model inversion attacks against Graph Neural Networks (GNNs), one of the state-of-the-art graph analysis tools in this paper. Firstly, in the white-box setting where the attacker has full access to the target GNN model, we present GraphMI to infer the private training graph data. Specifically, in GraphMI, a projected gradient module is proposed to tackle the discreteness of graph edges and preserve the sparsity and smoothness of graph features; a graph auto-encoder module is used to efficiently exploit graph topology, node attributes, and target model parameters for edge inference; a random sampling module can finally sample discrete edges. Furthermore, in the hard-label black-box setting where the attacker can only query the GNN API and receive the classification results, we propose two methods based on gradient estimation and reinforcement learning (RL-GraphMI). Our experimental results show that such defenses are not sufficiently effective and call for more advanced defenses against privacy attacks.
• Abstract（参考訳）: 多くのデータマイニングタスクは、個人(ノード)間の関係構造をモデル化するためにグラフに依存する。 関係データはセンシティブであることが多いため、グラフデータのプライバシリスクを緊急に評価する必要がある。 データ分析モデルに対する有名なプライバシ攻撃のひとつに、トレーニングデータセットに機密データを推論することを目的としたモデル反転攻撃がある。 グリッドライクなドメインでの成功にもかかわらず、グラフのような非グリッドドメインに直接モデル反転攻撃を適用すると、攻撃性能は低下する。 これは主にグラフのユニークな性質を考慮できなかったためである。 このギャップを埋めるために,本稿では,最先端のグラフ解析ツールであるグラフニューラルネットワーク(gnns)に対するモデル反転攻撃を体系的に研究する。 まず、攻撃者がターゲットGNNモデルにフルアクセス可能なホワイトボックス設定において、プライベートトレーニンググラフデータを推測するためにGraphMIを提案する。 グラフの自動エンコーダモジュールは、グラフトポロジー、ノード属性、およびエッジ推論のターゲットモデルパラメータを効率的に活用するために使用され、ランダムサンプリングモジュールは最終的に離散エッジをサンプリングすることができる。 さらに,攻撃者がGNN APIに問い合わせて分類結果を受信できるハードラベルブラックボックス設定では,勾配推定と強化学習(RL-GraphMI)に基づく2つの手法を提案する。 実験の結果,このような防御効果は十分ではないことが示され,プライバシー攻撃に対するより高度な防御が求められている。

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