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通过洗牌放大:基于匿名性从本地到中心差分隐私

机器学习 2020-07-28 v2 密码学与安全 数据结构与算法 机器学习

摘要

敏感统计数据通常在用户集合中收集,并随时间进行重复报告收集。例如,用户私人偏好或软件使用情况的趋势可通过此类报告进行监控。我们研究本地差分隐私 (LDP) 模型下此类统计的收集,并描述一种隐私代价关于用户值变化次数为多对数级的算法。更基本地——基于用户报告的匿名性——我们还展示了从差分隐私的中心模型来看,我们 LDP 算法的隐私代价实际上可以低得多。我们通过一种新颖且通用的隐私放大技术表明,任何满足 ε\varepsilon-本地差分隐私的置换不变算法将满足 (O(εlog(1/δ)/n),δ)(O(\varepsilon \sqrt{\log(1/\delta)/n}), \delta)-中心差分隐私。由此,我们解释了 LDP 协议的高噪声和 n\sqrt{n} 开销是它们在中心模型中隐私性强得多的结果。作为一个实际推论,我们的结果表明,若干基于 LDP 的工业部署的隐私代价可能远低于其宣称的 ε\varepsilon 所指示的水平——至少在报告被匿名化的情况下。

关键词

引用

@article{arxiv.1811.12469,
  title  = {Amplification by Shuffling: From Local to Central Differential Privacy via Anonymity},
  author = {Úlfar Erlingsson and Vitaly Feldman and Ilya Mironov and Ananth Raghunathan and Kunal Talwar and Abhradeep Thakurta},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1811.12469},
  year   = {2020}
}

备注

Stated amplification bounds for epsilon > 1 explicitly and also stated the bounds for for Renyi DP. Fixed an incorrect statement in one of the proofs