[發明專利]用戶與服務提供商決策樹隱私分類服務方法、系統及應用

有效

• 申請號: 202110264710.5
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113127925B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 馬立川;彭佳怡;裴慶祺;王磊
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;西安鏈融科技有限公司;內蒙航天動力機械測試所
• 主分類號: G06F21/62
• 分類號: G06F21/62;G06K9/62
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種用戶與服務提供商決策樹隱私分類服務方法，其特征在于，所述用戶與服務提供商決策樹隱私分類服務方法包括：服務提供商通過已有數據庫訓練出決策樹分類模型，并利用該模型為用戶提供分類服務；參與用戶是半可信的，用戶向服務器提供用于分類的數據，經過計算后由服務器端返回分類結果；

所述用戶與服務提供商決策樹隱私分類服務方法具體包括以下步驟：

步驟一，服務器根據已有數據，訓練決策樹分類模型；

步驟二，建立服務器和用戶的網絡通信環境；

步驟三，用戶向服務器發送分類申請；

步驟四，采用隨機置換的方法，令服務器對決策樹結構進行混淆；

步驟五，根據用戶所輸入的特征向量，以及服務器提供的決策樹，使用布爾共享電路進行決策樹的遍歷；

步驟六，通過與服務提供商執行不經意傳輸，用戶獲取隱私分類的結果；

所述步驟四采用隨機置換的方法，令服務器對決策樹結構進行混淆的方法具體包括：首先要根據決策樹分類模型內部節點的標號序列IV₀＝{1,...,m}，其中將根節點的序號標為1，按照廣度優先搜索的原則逐層按從左到右的順序依次對內部節點進行編號，由標號序列IV₀所確定的內部節點序列記為V₀，那么將V₀中每個內部節點所對應的屬性標號序列和閾值序列分別記為LX₀和W₀，其中LX₀＝{I(v_0,k):k＝1,...,m}，W₀＝{w(v_0,k):k＝1,...,m}，此時，決策樹分類模型T由IV₀，LX₀和W₀唯一確定，即可以看作函數T[IV₀,LX₀,W₀]:x∈R^d→{z₁,...,z_n}；定義函數δ_r為IV₀的隨機置換：δ_r:IV₀→IV_r，由IV_r所確定的內部節點序列表示為V_r，那么由V_r中內部節點所確定的屬性編號序列LX_r＝{I(V_r,k):k＝1,...,m}；此時，通過作用在IV₀上的隨機置換函數δ_r將T[IV₀,LX₀,W₀]進行混淆得到的新決策樹分類模型T[IV_r,LX_r,W_r]；對任意的用戶數據x∈R^d，利用原始分類模型T[IV₀,LX₀,W₀]進行分類時，根據IV₀，LX₀和W₀，將x映射為σ_x∈{0,1}^m，此時定義函數σ∈{0,1}^m→{1,...,n}表示決策樹路徑σ與分類標號之間的映射；而利用經過混淆后的決策樹分類模型T[IV_r,LX_r,W_r]進行分類時，x被φ_r映射為σ_rx∈{0,1}^m，其可以看作σ_x在函數δ_r作用下的一個置換；用戶在請求分類服務后，φ_r與LX_r可以由服務提供商發送給請求用戶；

所述步驟五根據用戶所輸入的特征向量，以及服務器提供的決策樹，使用布爾共享電路進行決策樹的遍歷，用戶C提交隱私分類服務請求后，服務提供商S將φ_r與LX_r發送給用戶C；用戶C將根據LX_r所確定的屬性標號，選擇對應的屬性值與服務器提供商擁有的閾值序列W_r中對應的閾值進行比較，進而確定最終的決策路徑σ_rx∈{0,1}^m；隨后可以通過公開的函數φ_r得到數據x所對應的類別標號；在上述過程中，對于LX_r中的任意屬性標號τ_j(j＝1,...,m)，需要與對應的w_j進行比較，如果σ_rx,j＝1，否則σ_rx,j＝0，此時，用戶C擁有服務提供商S擁有w_j；在實現基于布爾共享的隱私比較時，用戶C將轉化為長度為l的二進制表示然后隨機產生長度為l的比特串并令此時，和就構成了的布爾共享，其中，用戶C將保留，并將發送給服務提供商S；按照同樣的方式，S得到[w_j]，[w_j]_S和[w_j]_C，并將[w_j]_C發送給用戶C；具體的，對于任意j＝1,...,m，服務提供商S輸入[w_j]_S和輔助比特r_S；用戶輸入[w_j]_C和r_C，其中服務提供商S計算用戶C計算服務提供商S將計算好的r_s發送給用戶C后，用戶C計算其中q＝1，2,...,m；并將以上步驟進行m次，便得到了σ_rx∈{0,1}^m；

所述步驟六通過與服務提供商執行不經意傳輸，用戶獲取隱私分類的結果，經過基于布爾共享的隱私比較之后，用戶C獲得了數據x所對應的葉子節點標號，記為γ；而對于服務提供商S而言，葉子節點集合Z＝{z₁,...,z_n}中的每個葉子節點對應一個類別，假設z_j(j＝1,...,n)為一個長度為的比特串，即z_j∈{0,1}^λ，在最終獲取分類結果時，通過引入能快速實現的哈希函數將不經意傳輸過程轉化為其中表示向上取整操作；達到用戶C希望在S無法知曉γ的前提下獲取z_γ，而用戶只能得到z_γ而無法獲取其余葉子節點所對應的類別信息的作用。