[發明專利]一種基于分類邊界的用戶隱私保護方法

有效

• 申請號: 201910247890.9
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN110097079B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 陳晉音;黃國瀚;林翔;吳洋洋
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

1.一種基于分類邊界的用戶隱私保護方法，包括以下步驟：

(1)將包含有關鍵節點的原始網絡輸入至GCN分類模型中，計算關鍵節點在真實類標下的損失函數，連邊梯度信息；

(2)更改關鍵節點的類標，計算關鍵節點的新類標下的新損失函數，新連邊梯度信息；

(3)根據關鍵節點的損失函數，連邊梯度信息以及新損失函數，新連邊梯度信息確定最容易被修改成的新類標，具體過程為：

(a)根據關鍵節點的損失函數，連邊梯度信息以及新損失函數，新連邊梯度信息計算關鍵節點到各分類邊界的距離l：

其中，k(x₀)表示關鍵節點x₀的真實類標，表示關鍵節點x₀在真實類標下的損失函數為表示關鍵節點x₀在真實類標下的連邊梯度信息，f_k(x)表示關鍵節點在新類標k下的損失函數，w_k(x)表示關鍵節點在新類標k下連邊梯度信息；

(b)更改關鍵節點的新類標，重復步驟(a)，直到遍歷完關鍵節點除真實類標外的所有類標為止，獲得最短距離l(x₀)，該最短l(x₀)對應的新類標即為關鍵節點最容易被修改成的新類標；

(4)根據關鍵節點在真實類標下的連邊梯度信息，以及在容易被修改成的新類標下的新連邊梯度信息，在原始網絡中添加擾動，形成對抗網絡，具體過程為：

首先，根據關鍵節點在真實類標下的連邊梯度信息，以及在容易被修改成的新類標下的新連邊梯度信息計算需要進行修改的連邊，具體地，根據公式(2)確定需要修改的連邊：

其中，MAX(·)為最大值函數，最大值的連邊梯度信息w_ij對應的連邊即為需要修改的連邊；

然后，根據修改連邊策略對需要修改的連邊進行修改，形成對抗網絡，其中，修改連邊策略表示為：

其中，h表示當前迭代次數，θ(w_ij)＝1表示需要添加連邊，θ(w_ij)＝-1表示需要刪減連邊；

修改連邊策略分為兩種情況：(a)選定的節點i，節點j之間原來不存在連邊，此時若w_ij0，則添加一條連邊；若w_ij0，則放棄修改，尋找下一個w_ij大的值，以此類推；(b)選定的節點i，節點j之間原來存在連邊，此時若w_ij0，則刪去該連邊；若w_ij0,則放棄修改，尋找下一個w_ij大的值，以此類推；

修改的連邊數為預設值K，采用迭代的方法進行修改，直到修改的連邊數達到預設值K，其中每次僅修改一條連邊，當連邊修改好后，獲得的網絡即為對抗網絡；

(5)利用對抗網絡和原始網絡訓練GCN分類模型，獲得訓練好的GCN分類模型；

(6)將添加有擾動的待測網絡輸入至GCN模型中，經計算輸出正確的分類結果，實現對待測網絡中用戶隱私的保護。

2.如權利要求1所述的基于分類邊界的用戶隱私保護方法，其特征在于，步驟(1)中，將原始網絡對應的鄰接矩陣A以及節點的真實類標輸入到GCN分類模型中，每層GCN分類模型表示為：

其中，Z表示GCN分類模型的分類結果，W₀和W₁分別為輸入層到隱藏層的權重矩陣和隱藏層到輸出層的權重矩陣，A為原始網絡的鄰接矩陣，I_N為自連接矩陣，為鄰接矩陣A的度矩陣，

節點的損失函數f(x)為：

其中，l為節點的索引，V_l為帶有類標的節點集合，F為節點類標集合，Y_lk為第l個節點屬于第k個類標的置信度，Z_lk為將第l個節點分成第k個類別的分類結果；

兩節點連邊上的連邊梯度信息為：

其中，w_ij表示第i個節點與第j個節點之間的連邊梯度信息，A_ij表示鄰接矩陣A中第i個節點與第j個節點之間的連邊；

針對關鍵節點x₀，其類標表示為k(x₀)，關鍵節點x₀在真實類標下的損失函數為連邊梯度信息為