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通过混洗的隐私放大:统一、简化与收紧

密码学与安全 2024-07-30 v5

摘要

差分隐私的混洗模型在去中心化、隐私保护数据分析中提供了有前景的隐私-效用平衡。然而,当前通过混洗的隐私放大分析缺乏紧致性与一般性。为解决此问题,我们提出\emph{变比缩减}作为单消息与多消息混洗协议中隐私放大的综合框架。它利用两种新参数化:局部消息的全变分界与覆盖消息的概率比界,以确定不可区分性水平。我们的理论结果表明,我们的框架提供了更紧的界,尤其对于具有极值概率设计的局部随机化器,我们的界是精确紧的。此外,变比缩减补充了混洗模型中的并行组合,为统计查询(例如范围查询、边际查询与频繁项集挖掘)中流行的基于采样的随机化器带来增强的隐私核算。实证发现表明,我们的数值放大界超越现有界,为单消息协议节省多达 30%30\% 的预算,多消息协议达 75%75\%,并行组合达惊人的 75%75\%-95%95\%。我们的界还导出了极高效的 O~(n)\tilde{O}(n) 算法,可在少于 1010 秒内为 n=108n=10^8 用户数值放大隐私。

关键词

引用

@article{arxiv.2304.05007,
  title  = {Privacy Amplification via Shuffling: Unified, Simplified, and Tightened},
  author = {Shaowei Wang and Yun Peng and Jin Li and Zikai Wen and Zhipeng Li and Shiyu Yu and Di Wang and Wei Yang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2304.05007},
  year   = {2024}
}

备注

To appear in VLDB 2024. Code available at https://github.com/wangsw/PrivacyAmplification