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BadPromptFL: A Novel Backdoor Threat to Prompt-based Federated Learning in Multimodal Models

Created by
  • Haebom

저자

Maozhen Zhang, Mengnan Zhao, Wei Wang, Bo Wang

개요

본 논문은 다중 모달 대조 학습 모델에서 프롬프트 기반의 연합 학습(PromptFL)에 대한 최초의 백도어 공격인 BadPromptFL을 제시합니다. BadPromptFL은 손상된 클라이언트가 지역 백도어 트리거와 프롬프트 임베딩을 공동으로 최적화하여, 글로벌 집계 과정에 악성 프롬프트를 주입하는 방식입니다. 이 악성 프롬프트는 양성 클라이언트로 전파되어 모델 파라미터 수정 없이 추론 시 보편적인 백도어 활성화를 가능하게 합니다. CLIP 스타일 아키텍처의 문맥 학습 동작을 활용하여 BadPromptFL은 최소한의 가시성과 제한된 클라이언트 참여로 높은 공격 성공률(예: >90%)을 달성합니다. 다양한 데이터셋과 집계 프로토콜에 대한 광범위한 실험은 본 공격의 효과, 은밀성 및 일반화 가능성을 검증하며, 실제 배포 환경에서 프롬프트 기반 연합 학습의 강건성에 대한 심각한 우려를 제기합니다.

시사점, 한계점

시사점: 프롬프트 기반 연합 학습의 보안 취약성을 밝히고, BadPromptFL이라는 새로운 백도어 공격 기법을 제시하여 실제 시스템의 안전성 확보를 위한 연구 방향을 제시합니다. CLIP 스타일 아키텍처의 문맥 학습 특성을 악용하는 공격의 효과성을 보여줍니다.
한계점: 현재 제시된 공격 기법에 대한 방어 기법 연구가 부족합니다. 다양한 종류의 다중 모달 모델 및 연합 학습 설정에 대한 공격의 일반화 가능성에 대한 추가 연구가 필요합니다. 특정 데이터셋과 설정에 국한된 실험 결과는 다른 환경에서의 공격 효과를 일반화하는 데 제한이 있을 수 있습니다.
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