基于率失真的差分隐私效用优化模型

作者：吴宁博; 彭长根^*; 田有亮; 牛坤; 丁红发

来源：计算机学报, 2020, 43(08): 1463-1478.

• 率失真函数
• 隐私与效用平衡
• 差分隐私
• 互信息隐私泄露
• 数据效用优化

隐私保护与数据效用矛盾问题的解决方案是隐私保护领域中的一个研究热点.针对差分隐私离线数据发布场景中的隐私与效用平衡问题,利用率失真理论研究了平衡隐私与数据效用的最优化差分隐私机制.首先,基于Shannon通信理论抽象差分隐私的噪声信道模型,以互信息量与失真函数度量数据发布的隐私与效用,构建基于率失真理论的最优化模型.其次,考虑关联辅助背景知识对互信息隐私泄露的影响,提出基于联合事件的互信息隐私度量,并进一步修改率失真函数提出最小化隐私泄露模型.最后,针对Lagrange求解过程中计算困难性问题,基于Blahut-Arimoto交替最小化算法提出了互信息隐私最优化信道机制的近似求解算法.通过实验仿真,验证了所提出的迭代近似计算方法的有效性.同时,实验结果表明所提出的方法比对称离散信道机制在限失真条件下互信息隐私泄露量平均降低了21.7%,在相同的隐私容忍度条件下,数据效用提升了38.3%.

• 单位
  贵州大学; 贵州财经大学