[發(fā)明專利]一種基于聯(lián)合隨機(jī)翻轉(zhuǎn)的差分隱私保護(hù)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111248409.1
• 申請(qǐng)日: 2021-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113886889A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王永;胡勇進(jìn);高明星;彭俊杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F21/62
• 分類號(hào): G06F21/62
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

本發(fā)明涉及一種基于聯(lián)合隨機(jī)翻轉(zhuǎn)的差分隱私保護(hù)方法，屬于隱私安全技術(shù)領(lǐng)域。該方法為：S1：將評(píng)分用編碼機(jī)制編碼成二進(jìn)制形式；S2：將二進(jìn)制形式評(píng)分按規(guī)則轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制矩陣；S3：對(duì)二進(jìn)制矩陣進(jìn)行聯(lián)合隨機(jī)翻轉(zhuǎn)；S4：將翻轉(zhuǎn)后的二進(jìn)制矩陣進(jìn)行S2中的反向操作展開(kāi)；S5：利用漢明距離求物品間相似性；S6：利用物品相似性與原始評(píng)分預(yù)測(cè)用戶對(duì)未評(píng)分物品的評(píng)分，并完成推薦。本發(fā)明在保證用戶信息隱私安全的同時(shí)，避免了差分隱私算法對(duì)推薦系統(tǒng)準(zhǔn)確性的影響，實(shí)現(xiàn)了安全性與準(zhǔn)確性的良好平衡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隱私安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于聯(lián)合隨機(jī)翻轉(zhuǎn)的差分隱私保護(hù)方法。

背景技術(shù)

推薦系統(tǒng)可以利用用戶海量的歷史信息對(duì)用戶的喜好進(jìn)行推薦，用戶如果購(gòu)買推薦的商品或者下載了推薦的軟件，則商家會(huì)得到相應(yīng)的收益，所以提高推薦系統(tǒng)的準(zhǔn)確性是很重要的研究方向。但由于用戶歷史信息中包含用戶的隱私數(shù)據(jù)，為了避免隱私數(shù)據(jù)的泄漏，各種隱私保護(hù)方法被應(yīng)用到了推薦系統(tǒng)中。其中差分隱私是近年比較熱門的隱私保護(hù)技術(shù)，但是差分隱私對(duì)隱私數(shù)據(jù)起到有效保護(hù)作用的同時(shí)，也降低了數(shù)據(jù)對(duì)于推薦系統(tǒng)的可用性，從而使推薦系統(tǒng)準(zhǔn)確性降低。因此，如何避免差分隱私算法對(duì)推薦系統(tǒng)準(zhǔn)確性的影響，實(shí)現(xiàn)安全性與準(zhǔn)確性的良好平衡是差分隱私推薦算法的關(guān)鍵。

隨機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)制是Rade提出的一種滿足差分隱私的機(jī)制，用于對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)。在推薦系統(tǒng)中，用戶信息的隱式表達(dá)為二進(jìn)制形式，可以用隨機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)制進(jìn)行隱私保護(hù)。隨機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)制的定義如下：

其中ε為隱私預(yù)算，表達(dá)的含義為，二進(jìn)制位以p的概率翻轉(zhuǎn)，以q的概率不翻轉(zhuǎn)。隨機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)制具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和很強(qiáng)的隱私保護(hù)性能。

根據(jù)以上的分析可知，隨機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)制在推薦系統(tǒng)中只能處理用戶數(shù)據(jù)的隱式表達(dá)，不能處理用戶顯式表達(dá)(如評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù))，而且隨機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)制對(duì)數(shù)據(jù)的可用性產(chǎn)生了影響，使推薦系統(tǒng)準(zhǔn)確性降低。因此隨機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)制有著一定的局限性。為了將其進(jìn)一步推廣至用戶顯式表達(dá)的處理，本發(fā)明提出了一種新的編碼機(jī)制。為了消除對(duì)數(shù)據(jù)可用性的影響，本發(fā)明提出了一種聯(lián)合隨機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)制。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于聯(lián)合隨機(jī)翻轉(zhuǎn)的差分隱私保護(hù)方法，實(shí)現(xiàn)安全性與推薦系統(tǒng)準(zhǔn)確性的良好平衡。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于聯(lián)合隨機(jī)翻轉(zhuǎn)的差分隱私保護(hù)方法，該方法具體包括以下步驟：

S1：將U中的所有評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)r_ij利用編碼機(jī)制編碼成二進(jìn)制形式b_ij，t；r_ij表示第i個(gè)用戶對(duì)第j個(gè)物品的評(píng)分，利用編碼機(jī)制編碼成二進(jìn)制形式b_ij，t，t的范圍為1～L，L為編碼長(zhǎng)度；

S2：每個(gè)用戶的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制矩陣b_i：

S3：每個(gè)用戶的二進(jìn)制矩陣拼接成用戶二進(jìn)制矩陣B：

B＝[b₁，b₂，...b_i]；

S4：對(duì)用戶二進(jìn)制矩陣B進(jìn)行聯(lián)合隨機(jī)翻轉(zhuǎn)得到B′：

B′＝[b′₁，b′₂，...b′_i]；

S5：將B′進(jìn)行S2中的反向操作展開(kāi)U′：

U′＝[u′₁，u′₂，...u′_i]