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持续观测下的并发洗牌差分隐私

机器学习 2023-01-31 v1 密码学与安全

摘要

我们引入差分隐私的并发洗牌模型。在该模型中,我们有多个并发洗牌器对来自不同(可能重叠的)用户批次的消息进行置换。与标准(单一)洗牌模型类似,隐私要求是所有洗牌后消息的拼接应是差分隐私的。我们研究了私有持续求和问题(又称计数器问题),并表明并发洗牌模型相比标准(单一)洗牌模型可显著改善误差。具体而言,我们给出了一个求和算法,在长度为 nn 的序列上,使用 kk 个并发洗牌器达到误差 O~(n1/(2k+1))\tilde{O}(n^{1/(2k+1)})。此外,我们证明该界对任意 kk 都是紧的,即使算法能自适应地选择批次大小。对于 k=lognk=\log n 个洗牌器,所得误差为多对数级,远优于 Θ~(n1/3)\tilde{\Theta}(n^{1/3})——我们证明这是单一洗牌器可能达到的最小误差。我们利用在线求和算法得到了具有改进后悔界的情形线性_bandit(contextual linear bandit)问题的算法。特别地,使用 k=Ω~(logn)k= \tilde{\Omega}(\log n) 个并发洗牌器,我们得到最优的 O~(n)\tilde{O}(\sqrt{n}) 后悔。

关键词

引用

@article{arxiv.2301.12535,
  title  = {Concurrent Shuffle Differential Privacy Under Continual Observation},
  author = {Jay Tenenbaum and Haim Kaplan and Yishay Mansour and Uri Stemmer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2301.12535},
  year   = {2023}
}