論文の概要: LADSG: Label-Anonymized Distillation and Similar Gradient Substitution for Label Privacy in Vertical Federated Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.06742v2
- Date: Tue, 05 Aug 2025 09:48:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-06 15:23:34.353374
- Title: LADSG: Label-Anonymized Distillation and Similar Gradient Substitution for Label Privacy in Vertical Federated Learning
- Title(参考訳): LADSG: 縦型フェデレーション学習におけるラベルの無名蒸留とラベルプライバシの類似したグラディエント置換
- Authors: Zeyu Yan, Yifei Yao, Xuanbing Wen, Shixiong Zhang, Juli Zhang, Kai Fan,
- Abstract要約: VFL(Vertical Federated Learning)のための統一的で軽量な防衛フレームワークであるLADSG(Lallel-Anonymized Defense with Substitution Gradient)を提案する。
LADSGはまず、ソフト蒸留により真のラベルを匿名化し、セマンティックな露出を減らす。
6つの実世界のデータセットに対する大規模な実験により、LADSGは3種類のラベル推論攻撃の成功率を30~60%削減し、計算オーバーヘッドを最小限に抑え、その実用性を示している。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 15.462384896601108
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Vertical Federated Learning (VFL) has emerged as a promising paradigm for collaborative model training across distributed feature spaces, which enables privacy-preserving learning without sharing raw data. However, recent studies have confirmed the feasibility of label inference attacks by internal adversaries. By strategically exploiting gradient vectors and semantic embeddings, attackers-through passive, active, or direct attacks-can accurately reconstruct private labels, leading to catastrophic data leakage. Existing defenses, which typically address isolated leakage vectors or are designed for specific types of attacks, remain vulnerable to emerging hybrid attacks that exploit multiple pathways simultaneously. To bridge this gap, we propose Label-Anonymized Defense with Substitution Gradient (LADSG), a unified and lightweight defense framework for VFL. LADSG first anonymizes true labels via soft distillation to reduce semantic exposure, then generates semantically-aligned substitute gradients to disrupt gradient-based leakage, and finally filters anomalous updates through gradient norm detection. It is scalable and compatible with standard VFL pipelines. Extensive experiments on six real-world datasets show that LADSG reduces the success rates of all three types of label inference attacks by 30-60% with minimal computational overhead, demonstrating its practical effectiveness.
- Abstract(参考訳): Vertical Federated Learning(VFL)は、分散機能空間をまたいだコラボレーティブモデルトレーニングのための、有望なパラダイムとして登場した。
しかし,近年の研究では,内敵によるラベル推論攻撃の可能性が確認されている。
グラデーションベクトルとセマンティック埋め込みを戦略的に活用することにより、攻撃者は受動的、アクティブ、あるいはダイレクトアタックを通じてプライベートラベルを正確に再構築することができ、破滅的なデータ漏洩につながる。
既存の防御は、通常、孤立した漏れベクトルに対処するか、特定の種類の攻撃のために設計されているが、同時に複数の経路を利用する新たなハイブリッド攻撃に対して脆弱なままである。
このギャップを埋めるため、我々はVFLのための統一軽量な防衛フレームワークであるLADSG(Label-Anonymized Defense with Substitution Gradient)を提案する。
LADSGはまず、ソフト蒸留により真のラベルを匿名化し、セマンティックな露出を減らす。
スケーラブルで、標準的なVFLパイプラインと互換性がある。
6つの実世界のデータセットに対する大規模な実験により、LADSGは3種類のラベル推論攻撃の成功率を30~60%削減し、計算オーバーヘッドを最小限に抑え、その実用性を示している。
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