[發明專利]一種數據查詢隱私保護的隱私預算分配和數據發布方法及其系統

有效

• 申請號: 201810181229.8
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108537055B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 楊庚;唐海霞;白云璐;王璇
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06F21/62
• 分類號: G06F21/62;G06F16/248
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;姚蘭蘭

本發明公開了一種數據查詢隱私保護的隱私預算分配和數據發布方法，包括以下步驟：步驟一：設置隱私預算參數：數據管理員根據數據的重要程度，給定數據的隱私預算，記為ε；并設定對數據的基礎查詢次數，記為k；步驟二：計算每次查詢隱私預算；步驟三：根據用戶提交的查詢f，得到查詢的敏感度Δf；再結合分配給查詢的隱私預算ε，對查詢結果應用差分隱私保護算法，計算需要添加的噪聲，得到含有噪聲的查詢結果；步驟四：根據用戶提交的查詢，返回含有噪聲的查詢結果，使數據的隱私得到保護。本發明既提供了數據發布過程中的隱私保護，抗同謀攻擊，又保證了前k次查詢的精度，不會因為隱私預算的無窮次分配導致數據可用性太低。

技術領域

本發明涉及一種數據查詢隱私保護的隱私預算分配和數據發布方法及其系統，屬于信息安全技術領域。

背景技術

信息技術的深入和普及使得數據的采集、存儲、發布以及分析變得快捷方便。數據挖掘技術能從各類發布數據中獲得有價值的信息，但同時也會造成個人信息的泄露，差分隱私作為一項有效的隱私保護技術，在發布有效數據的同時可以保證個人信息不被泄露。

差分隱私保護數據發布根據實現場景不同可以分為兩種，即交互式數據發布和非交互式數據發布。非交互式場景下，系統對原始數據集應用差分隱私算法，一次性發布帶噪聲的數據集，然后用戶直接對該帶噪聲的數據集進行查詢；交互式場景下，用戶向系統提交查詢，系統根據查詢請求對原始數據集進行操作并將結果應用差分隱私算法后返回給用戶，用戶不能看到數據全貌。根據差分隱私的序列組合性質，非交互式場景下，只要對原始數據集應用一次差分隱私算法，直接將所有的隱私預算ε都分配給該算法。而交互式場景下，用戶每提交一次查詢便要運用一次差分隱私算法，所有算法所消耗的隱私預算和為ε。隱私預算ε代表了隱私保護水平，ε越小隱私保護水平越高，但同時會引入更多的噪聲，導致數據可用性降低，所以如何有效的分配隱私預算是差分隱私交互式場景下的一大挑戰。

現有的交互式場景下的數據發布算法主要是研究如何在滿足一定精確度的條件下，以給定的隱私預算回答更多次的查詢，這些算法雖然從一定程度上保證了數據的可用性，但是限制了用戶的查詢次數，無法實現對數據集的無窮次查詢。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術的缺陷，提供一種數據查詢隱私保護的隱私預算分配和數據發布方法及其系統，在保證數據隱私的同時，用戶可以對數據庫進行無窮次查詢，而且可以保證前k次查詢的數據可用性。

本發明為了解決上述技術問題，采用如下技術方案：

本發明的一種數據查詢隱私保護的隱私預算分配和數據發布方法，包括以下步驟：

步驟一：設置隱私預算參數：

對存儲于計算機系統中的數據庫，數據管理員根據數據的重要程度，給定數據的隱私預算，記為ε，其中0ε≤1；并設定對數據的基礎查詢次數，記為k，其中k200；

步驟二：計算每次查詢隱私預算：

根據所述隱私預算ε和基礎查詢次數k，利用泊松概率機制，實現對所述隱私預算ε的無窮次分配；對用戶每提交一次數據查詢，結果記為f_i，計算其分配的隱私預算，記為ε_i，具體值為：

步驟三：計算添加在數據中的噪聲：