[發明專利]基于貝葉斯網絡的隱私保護世系工作流發布方法

有效

• 申請號: 202010984734.3
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112528316B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 李昆明;倪巍偉;閆冬;張鴻鳴
• 申請（專利權）人: 江蘇方天電力技術有限公司;東南大學
• 主分類號: G06F21/62
• 分類號: G06F21/62;G06N7/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發明公開一種基于貝葉斯網絡的隱私保護世系工作流發布方法，包括如下步驟：通過訓練貝葉斯網絡衡量世系工作流中模塊間的依賴程度，評估不同模塊在溯源查詢的重要性不同；劃分工作流中的強、弱關聯模塊，針對不同模塊類型設計定制化隱藏處理方案，綜合平衡隱私性與可用性，對強關聯模塊，保證在隱藏操作后原經過該模塊的世系路徑仍然保留；對弱關聯模塊，犧牲較弱關聯依賴以保證隱私安全。本發明結合對隱私模塊最小二分拆分方法與刪除數據依賴方法，實現了在保護世系工作流模塊隱私不泄露的同時有效維持溯源查詢的可用性。

技術領域

本發明涉及一種數據隱私保護發布方法，面向對象是世系工作流，在保護隱私模塊信息不泄露同時兼顧溯源查詢可用性維持。

背景技術

數據世系(Data Provenance)也被稱為數據溯源，用于描述數據的來源與產生、演化過程，依據應用目標不同，數據世系的應用大致可劃分為以下幾類：數據質量評估、數據恢復、數據核查、數據引用。世系工作流(Provenance Workflow) 是數據世系的主要表現形式，工作流(Workflow)的概念起源于二十世紀八十年代，異構分布式執行環境逐步取代集中式信息處理，工作流技術被廣泛應用到各類流程化交互場景中，作為一種流程形式的描述模型，工作流自身含有數據的產生與演化信息，是數據世系的重要表現形式。

功能模塊作為世系工作流的主要構成元素，其輸入數據與輸出數據的關系可數學抽象為映射，即功能模塊自身功能可通過映射表示，依據是否含有隱私信息，世系工作流中功能模塊可分為公有模塊和隱私模塊，其中隱私模塊通常是指該模塊功能映射具有私有性，工作流所有者不愿將模塊具體功能發布共享，世系工作流的模塊隱私保護策略主要通過增/減邊與聚合/拆分模塊，避免攻擊者通過輸入輸出數據逆推出模塊的功能映射。

世系工作流的一個重要可用性表現為溯源信息查詢，通過溯源結果進行輔助決策，溯源查詢是對工作流執行中數據演化過程的查詢，溯源查詢要求結果中應包含正確的數據描述信息，且查詢結果應避免包含無關冗余信息。溯源查詢通常會包含如下查詢類型：查詢已知數據的歷史源數據、查詢數據在限定范圍內的演化路徑、查詢多個數據的重疊世系，即公有模塊和公有歷史數據。但是，世系工作流自身可能含有隱私或敏感信息，對其直接發布可能會導致隱私泄露。已有世系工作流模塊隱私保護方法存在以下不足：

(1)處理隱私模塊時沒有考慮模塊是否處在世系工作流常用路徑中，缺少對模塊在溯源查詢中重要性的關注，對不同重要性的模塊采用相同隱藏策略，無法保證隱匿處理后重要路徑信息的可用性。

(2)以模塊聚合作為主要隱藏策略，缺乏對聚合模塊的選擇標準與范圍控制，隱藏粒度較大時導致溯源查詢可用性較大程度丟失。

發明內容

針對上述問題，基于平衡隱私性與可用性的多重隱私保護強度思想，本發明公開一種基于貝葉斯網絡的隱私保護世系工作流發布方法，實現了在保護世系工作流模塊隱私不泄露的同時有效維持溯源查詢的可用性。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為一種隱私保護世系工作流共享發布方法，包括如下步驟：

步驟(1)基于原始工作流WF，獨立重復的隨機執行并收集工作流執行信息，記錄一次執行中各數據流是否存在，作為一條樣本s，形成樣本集S；

步驟(2)依據所述步驟(1)中所獲樣本集合，訓練獲得貝葉斯網絡BN的結構與參數；

步驟(3)基于所述步驟(2)中BN，評估不同模塊在溯源查詢的重要性不同，將工作流中隱私模塊劃分為強關聯模塊與弱關聯模塊；

步驟(4)根據出入度不同對模塊分為四類：單輸入單輸出模塊、單輸入多輸出模塊、多輸入單輸出模塊、多輸入多輸出模塊，對隸屬于上述某一類型的隱私模塊，再細劃分為強關聯模塊與弱關聯模塊；結合模塊拆分方法與刪除依賴方法，制定各個類型隱私模塊的隱藏策略；