[發(fā)明專利]基于動(dòng)態(tài)預(yù)算分配的無(wú)限數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)隱私保護(hù)方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210098965.3
• 申請(qǐng)日: 2022-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114417423A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊樹(shù)森;任雪斌;趙鵬;石亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州卷積云科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F21/62
• 分類號(hào): G06F21/62
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張宇鴿

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于動(dòng)態(tài)預(yù)算分配的無(wú)限數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)隱私保護(hù)方法及系統(tǒng)，包括：設(shè)定時(shí)間窗口的長(zhǎng)度和總的隱私預(yù)算，并對(duì)時(shí)間窗口的長(zhǎng)度和總的隱私預(yù)算進(jìn)行處理，分別獲取偏差計(jì)算和發(fā)布策略選擇的隱私預(yù)算；首先對(duì)當(dāng)前可用預(yù)算進(jìn)行分配，使用一部分在本地對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)擾動(dòng)，之后服務(wù)器匯聚擾動(dòng)數(shù)據(jù)，估計(jì)當(dāng)前時(shí)刻統(tǒng)計(jì)量和前一個(gè)時(shí)刻統(tǒng)計(jì)發(fā)布值之間的偏差，然后通過(guò)比較該偏差與消耗另一部分預(yù)算進(jìn)行統(tǒng)計(jì)量估計(jì)時(shí)產(chǎn)生的誤差選擇發(fā)布策略。本發(fā)明能在用戶端提供更高級(jí)別的本地差分隱私保護(hù)，同時(shí)通過(guò)權(quán)衡數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)變化與估計(jì)誤差來(lái)提升發(fā)布數(shù)據(jù)的效用。本發(fā)明有豐富的應(yīng)用場(chǎng)景與較好的實(shí)際效果，過(guò)程簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，可擴(kuò)展性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隱私保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于動(dòng)態(tài)預(yù)算分配的無(wú)限數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)隱私保護(hù)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近些年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)和5G技術(shù)的快速發(fā)展，大量智能設(shè)備充斥在了人們的生產(chǎn)生活之中，并時(shí)刻與人們及周邊環(huán)境產(chǎn)生交互，由此也帶來(lái)了海量的數(shù)據(jù)，被廣泛采集、匯聚、存儲(chǔ)、處理和分析，這為社會(huì)生產(chǎn)生活創(chuàng)造了巨大的價(jià)值，也極大地提升了人們的生活水平，例如交通流量監(jiān)測(cè)，個(gè)性化服務(wù)推薦等。然而，正是因?yàn)檫@些智能設(shè)備與人們息息相關(guān)，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也必然包含大量個(gè)體隱私信息，如GPS軌跡，健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，瀏覽記錄等，這些數(shù)據(jù)的隨意使用和發(fā)布會(huì)帶來(lái)極大的隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)，甚至危害個(gè)體的權(quán)益與安全，產(chǎn)生不安與恐慌。特別是當(dāng)個(gè)體處于感知系統(tǒng)中，敏感數(shù)據(jù)被長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)布，與傳統(tǒng)的靜態(tài)數(shù)據(jù)相比，數(shù)據(jù)流具有連續(xù)性、無(wú)限性、實(shí)時(shí)性、時(shí)間相關(guān)性等特點(diǎn)，這些又給數(shù)據(jù)流的隱私保護(hù)帶來(lái)了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，可以看到隱私保護(hù)在敏感數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的迫切性和必要性。

關(guān)于隱私保護(hù)的方式，很多研究者都提出過(guò)不同的方法。而差分隱私技術(shù)，因?yàn)槠鋰?yán)格定義了隱私保護(hù)的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，近些年來(lái)已成為一種流行的隱私保護(hù)模型。在數(shù)據(jù)收集者不可信的場(chǎng)景下，研究者又提出了本地化差分隱私技術(shù)，用戶的數(shù)據(jù)會(huì)在本地被擾動(dòng)之后再上傳至服務(wù)器，這項(xiàng)技術(shù)已在谷歌，蘋(píng)果，三星等公司開(kāi)展應(yīng)用。不過(guò)，目前的本地化差分隱私技術(shù)還只是針對(duì)靜態(tài)場(chǎng)景，對(duì)于感知系統(tǒng)中無(wú)限數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)發(fā)布隱私保護(hù)問(wèn)題，目前相關(guān)的解決方案都是在集中式場(chǎng)景下設(shè)計(jì)具有隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)發(fā)布系統(tǒng)，缺少對(duì)原始本地?cái)?shù)據(jù)流的直接保護(hù)，原始數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)收集者集中收集起來(lái)，這依然存在著很大隱患。因此，對(duì)無(wú)限數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)本地隱私保護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)具有重要的意義和價(jià)值，同時(shí)如何提升數(shù)據(jù)發(fā)布的效用，這也是非常值得關(guān)注的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種基于動(dòng)態(tài)預(yù)算分配的無(wú)限數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)隱私保護(hù)方法及系統(tǒng)，能夠提高感知系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)流的隱私保護(hù)程度，實(shí)現(xiàn)了隱私數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)布的實(shí)時(shí)性與高效用性，且具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

基于動(dòng)態(tài)預(yù)算分配的無(wú)限數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)隱私保護(hù)方法，包括：

步驟1：設(shè)定時(shí)間窗口的長(zhǎng)度和總的隱私預(yù)算，并對(duì)時(shí)間窗口的長(zhǎng)度和總的隱私預(yù)算進(jìn)行處理，分別獲取偏差計(jì)算和發(fā)布策略選擇的隱私預(yù)算；

步驟2：基于發(fā)布策略選擇的隱私預(yù)算和吸收前一個(gè)選擇擾動(dòng)策略的時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻所節(jié)省的隱私預(yù)算，獲取當(dāng)前時(shí)刻發(fā)布策略選擇的隱私預(yù)算；

步驟3：基于偏差計(jì)算的隱私預(yù)算，對(duì)所有用戶的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)擾動(dòng)，獲取基于偏差計(jì)算的真實(shí)頻數(shù)的無(wú)偏估計(jì)；

步驟4：基于偏差計(jì)算的真實(shí)頻數(shù)的無(wú)偏估計(jì)，獲取當(dāng)前時(shí)刻統(tǒng)計(jì)量和前一相鄰時(shí)刻統(tǒng)計(jì)發(fā)布值之間偏差的無(wú)偏估計(jì)量；

步驟5：基于當(dāng)前時(shí)刻發(fā)布策略選擇的隱私預(yù)算，對(duì)所有用戶的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)擾動(dòng)，獲取基于策略選擇的真實(shí)頻數(shù)的無(wú)偏估計(jì)；

步驟6：對(duì)基于策略選擇的真實(shí)頻數(shù)的無(wú)偏估計(jì)進(jìn)行處理，獲取無(wú)偏估計(jì)的均方誤差；