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带渐进隐私到期的持续计数

密码学与安全 2024-06-07 v1 数据结构与算法

摘要

带渐进到期的差分隐私建模了数据项在流中到达的情形,且在时间 tt 时,对时间 (td)(t-d) 看到的一个数据项所保证的隐私损失为 ϵg(d)\epsilon g(d),其中 gg 为单调非减函数。我们研究基本的“持续(二进制)计数”问题,其中每个数据项由一个比特组成,算法需要在每个时间步骤输出截至该时间步为止所有比特之和。对于长度为 TT 的流且没有隐私到期的持续计数可以以最大(在所有时间步骤上)加法误差 O(log2(T)/ε)O(\log^2(T)/\varepsilon) 实现,已知的最佳下界为 Ω(log(T)/ε)\Omega(\log(T)/\varepsilon);缩小这一鸿沟是一项具有挑战性的开放问题。我们指出,对于带有渐进到期的隐私情况则截然不同,通过给出一大类到期函数 gg 的上界和下界。具体而言,我们的算法在一大类隐私到期函数下实现加法误差为 O(log(T)/ϵ)O(\log(T)/\epsilon)。我们还给出下界,表明若 CC 为任何 ϵ\epsilon-DP算法的加法误差,则 CC 与经过 2C2C 步后的隐私到期函数之积必须为 Ω(log(T)/ϵ)\Omega(\log(T)/\epsilon)。我们的算法将达到该下界,其加法误差为 O(log(T)/ϵ)O(\log(T)/\epsilon),即使 g(2C)=O(1)g(2C) = O(1) 亦然。我们的实证评估显示,我们实现的隐私损失增长缓慢,对于较大 dd 值得 empirically 隐私损失显著小于自然基线算法。

关键词

引用

@article{arxiv.2406.03802,
  title  = {Continual Counting with Gradual Privacy Expiration},
  author = {Joel Daniel Andersson and Monika Henzinger and Rasmus Pagh and Teresa Anna Steiner and Jalaj Upadhyay},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2406.03802},
  year   = {2024}
}