差分隐私保护下的数据分级发布机制

隐私保护技术解决了数据发布过程中的隐私泄露问题,然而当前的数据发布技术大多只面向查询用户发布同一隐私保护级别的数据,并未考虑查询用户等级不同的情况。在所提出的满足差分隐私的数据分级发布机制中,数据发布方利用隐私预算参数不同的拉普拉斯机制对数据查询结果进行隐私保护处理,实现了输出隐私保护程度不同的查询结果。在依据付费或权限对查询用户分级后,数据发布方为等级较高（低）的查询用户发布隐私保护程度较低（高）的查询结果,使得查询用户可使用错误率较低（高）的数据,达到了隐私数据分级发布的效果。实验结果与安全性分析表明该机制在抵抗背景知识攻击的同时还可有效地实现输出错误率不同的分级查询结果。     

面向轨迹数据发布的个性化差分隐私保护机制

移动互联网和智能手机的普及大大方便了人们的生活,并由此产生了大量的轨迹数据.通过对发布的轨迹数据进行分析,能够有效提高基于位置服务的质量,进而推动智慧城市相关应用的发展,例如智能交通管理、基础设计规划以及道路拥塞预警与检测.然而,由于轨迹数据中包含用户的敏感信息,直接发布原始的轨迹数据会对个人隐私造成严重威胁.差分隐私作为一种具备严格形式化定义、强隐私性保证的安全机制,已经被广泛应用于轨迹数据的发布中.但是,现有的方法假定用户具有相同的隐私偏好,并且为所有用户提供相同级别的隐私保护,这会导致对某些用户提供的隐私保护级别不足,而某些用户则获得过多的隐私保护.为满足不同用户的隐私保护需求,提高数据可用性,本文假设用户具备不同的隐私需求,提出了一种面向轨迹数据的个性化差分隐私发布机制.该机制利用Hilbert曲线提取轨迹数据在各个时刻的分布特征,生成位置聚簇,使用抽样机制和指数机制选择各个位置聚簇的代表元,进而利用位置代表元对原始轨迹数据进行泛化,从而生成待发布轨迹数据.在真实轨迹数据集上的实验表明,与基于标准差分隐私的方法相比,本文提出的机制在隐私保护和数据可用性之间提供了更好的平衡.     

基于差分隐私的直方图发布方法

差分隐私是目前应用较为广泛的工具,由于它忽略攻击者的任意背景知识,提供了强大的理论隐私保障,能够在数据发布期间保护数据的隐私。直方图发布作为直观的数据发布方法之一,也有着隐私披漏的风险。针对该问题,本文提出了一种基于差分隐私保护的直方图发布方法,实验结果证明,将这种方法应用到统计上可大大提高隐私的安全性和数据发布的可靠性。     

差分隐私保护研究综述

差分隐私保护通过添加噪声使数据失真,从而起到保护隐私的目的,对于一个严格定义下的攻击模型,其具有添加噪声少、隐私泄露风险低的优点。介绍了差分隐私保护的理论基础和最新研究进展,详细阐述了分类、聚类等差分隐私学习方法的最新研究情况,介绍了一个差分隐私保护的应用框架PINQ(privacy integratedqueries),并对未来的研究发展方向进行了展望。     

面向数据直方图发布的差分隐私保护综述

随着大数据时代的到来,信息安全也日益成为了人们关注的话题和重点。与匿名隐私保护相比,差分隐私保护作为一种新的隐私保护技术,能抵抗假设攻击和背景知识攻击。差分隐私保护的直方图发布能够直观表示数据的发布信息,针对国内外在静态数据集和动态数据流方向上的数据直方图发布的差分隐私保护研究现状进行介绍,讨论有关静态数据集下直方图存在长区间添加噪声而导致的噪声累积、数据可用性低,以及动态数据流下隐私预算容易耗尽问题的解决方法,对基于直方图的差分隐私保护各相关算法进行对比与分析,最后总结出目前差分隐私保护技术的应用及未来的研究方向。     

一种分布式事务数据的差分隐私发布策略

目前隐私保护的事务数据发布研究多是基于集中式结构.针对分布式结构下事务数据发布问题,为保护数据隐私,同时最大化数据效用,提出一种满足差分隐私约束的发布策略.首先,将结果效用性优化与差分隐私约束相结合,构建分布式非线性规划模型.然后,基于全局与局部数据设计两种解决方案安全求解该分布式模型.理论分析与实验结果均表明,所提出的发布策略是安全的且满足差分隐私要求,具有很好的实用性.     

基于贝叶斯网络与语义树的隐私数据发布方法

为在隐私预算相同的条件下提高发布数据的可用性,在PrivBayes的基础上,提出一种改进的隐私数据发布方法PrivBayes_Hierarchical。基于贝叶斯网络隐私数据发布方法的思想,引入语义树对含有层次关系的数据属性进行抽象,使用贝叶斯网络描述数据属性之间的依赖关系。利用格雷码减少随机噪声对数据精度的影响,并对贝叶斯网络结构学习方法进行优化,以减少不必要的隐私预算消耗,提高数据可用性。实验结果表明,该方法在公开数据集下可以获得比PrivBayes更高的数据精度,从而提升隐私数据集的可用性。     

一种车辆轨迹数据集的差分隐私发布技术

本文试图将差分隐私模型应用于车辆时空轨迹数据集,提出一种分而治之的差分隐私处理方法。用评价平均密度的方法,将原车辆轨迹数据集分为路网与非路网车辆轨迹数据集,并且用时空聚合的方法进行车辆轨迹数据预处理。最后,分别用前缀树模型处理路网车辆轨迹数据集,用K-means聚类模型处理非路网车辆轨迹数据集。从而,达到发布净化数据集的目的。     

面向人脸图像发布的差分隐私保护

目的 由于人脸图像蕴含着丰富的个人敏感信息,直接发布出来可能会造成个人的隐私泄露。为了保护人脸图像中的隐私信息,本文提出了一种基于傅里叶变换与差分隐私技术相结合的人脸图像发布方法FIP（facial image publication）。方法 将人脸图像作为实数域2维矩阵,充分利用离散傅里叶变换技术压缩图像。为了有效均衡由拉普拉斯机制引起的噪音误差以及由傅里叶变换导致的重构误差,引入一种基于指数机制的傅里叶系数选择方法EMK（exponential mechanism-based k coefficients sampling）,它能够在不同的系数空间中挑选出合理的傅里叶系数来压缩人脸图像,然后利用拉普拉斯机制对所挑选出的系数添加噪音,进而使整个处理过程满足ε-差分隐私。此外,为了避免较大的傅里叶系数空间导致指数机制挑选系数不准确问题,基于离散实数傅里叶变换的共轭对称特性,提出了一种增强的指数机制挑选傅里叶系数方法BEMK（boosted exponential mechanism-based k coefficients sampling）,该方法不仅进一步压缩离散傅里叶系数空间,而且还能够提高人脸图像发布的精度。结果 基于4种真实人脸图像数据集采用支持向量机分类与采用主成分分析技术验证方法的正确性。从算法的准确率、召回率,以及F1-Score度量结果显示,提出的基于离散傅里叶变换技术的人脸图像发布方法均优于直接采用拉普拉斯机制的发布方法LAP（Laplace mechanism-based publication）。结论 实验结果表明,本文方法能够实现满足ε-差分隐私的敏感人脸图像发布,图像分类验证其具有较高的可用性。特别是BEMK方法具有较好的鲁棒性,是一种有效的隐私人脸图像发布方法。     

基于统计差分的轨迹隐私保护

随着车联网不断地发展,车联网为驾乘者提供便捷服务的同时,也带来了相应的隐私保护问题.轨迹数据发布将可能泄露用户位置隐私,从而危害用户人身安全;为改变已有差分隐私保护方法中添加随机噪音的弊端,提出一种基于统计差分隐私的轨迹隐私保护方法.车辆行驶轨迹具有Markov过程的特点,根据车辆轨迹的特征计算轨迹中位置节点敏感度;并根据位置敏感度,统计阈值和敏感度阈值添加适量Laplace噪音;使用平均相对误差评价轨迹数据的可用性大小.实验证实了基于统计差分隐私的轨迹隐私保护方法的可用性和有效性.     

面向数据流发布的数据自适应隐私保护机制

群智感知系统中针对数据流的实时发布和深度学习在极大方便人们日常生活的同时,也严重威胁了参与用户的隐私信息.现有隐私保护机制在处理动态性强、时空相关性复杂的数据流时,大都难以实现数据自适应性,从而导致较低的数据效用性.因此,基于ω-事件级差分隐私,本文提出了一种数据自适应的多维数据流隐私保护实时发布机制AdaPub.该机...     

面向医疗集值数据的差分隐私保护技术研究

信息技术和医疗健康信息化的不断发展使医疗数据大规模涌现,为数据分析、数据挖掘、智能诊断等更深层次的应用提供了条件.医疗数据集庞大且涉及大量病人隐私,如何在使用医疗数据的同时保护病人隐私极具挑战性.目前应用于医疗领域的隐私保护技术主要以匿名化技术为主,但当攻击者具有强大的背景知识时,此类方法无法兼顾数据集的隐私性和可用性...     

差分隐私保护及其应用

数据发布与数据挖掘中的隐私保护问题是目前信息安全领域的一个研究热点.作为一种严格的和可证明的隐私定义,差分隐私近年来受到了极大关注并被广泛研究.文中分析了差分隐私保护模型相对于传统安全模型的优势,对差分隐私基础理论及其在数据发布与数据挖掘中的应用研究进行综述.在数据发布方面,介绍了各种交互式和非交互式的差分隐私保护发布方法,并着重从精确度和样本复杂度的角度对这些方法进行了比较.在数据挖掘方面,阐述了差分隐私保护数据挖掘算法在接口模式和完全访问模式下的实现方式,并对这些算法的执行性能进行了分析.最后,介绍了差分隐私保护在其它领域的应用,并展望未来的研究方向.     

一种面向决策树构建的差分隐私保护算法

对差分隐私的基本概念和实现方法进行了介绍,提出了一种用于决策树分析的差分隐私保护数据发布算法.该算法首先将数据完全泛化,然后在给定的隐私保护预算下采用指数机制将数据逐步精确化,最后根据拉普拉斯机制向数据中加入噪声,保证整个算法过程满足差分隐私保护要求;对指数机制中方案选择的方法进行了有效的改进.相对于已有的算法,本算法可在给定的隐私保护预算下使数据泛化程度更小,使所发布数据建立的决策树模型具有更高的分类准确率.实验结果验证了本算法的有效性和相对于其他算法的优越性.     

基于加权贝叶斯网络的隐私数据发布方法

数据发布中的隐私保护问题是目前信息安全领域的一个研究热点.如何有效地防止敏感隐私信息泄露已成为信息安全领域的重要课题.差分隐私保护技术是最新发展起来的隐私保护技术,它的最大优点是不对攻击者的背景知识做任何特定假设,该技术不但能为隐私数据发布提供强有力的安全防护,而且在实践中也得到了广泛应用.现有的差分隐私保护技术并不能全面有效地处理高维隐私数据的发布问题,虽然基于贝叶斯网络的隐私数据发布方法(PrivBayes)有效地处理了高维数据集转化为低维数据集的发布问题,但这种方法也存在一定的缺陷和不足.基于对贝叶斯网络的隐私数据发布方法的分析研究和改进优化,建立了加权贝叶斯网络隐私数据发布方法(加权PrivBayes),通过理论分析和实验评估,该方法不仅能保证原始隐私发布数据集的隐私安全性,同时又能大幅提升原始隐私发布数据集的数据精确性.     

基于聚类结构编码的差分隐私异构数据发布

针对异构数据发布的隐私保护以及数据挖掘泛化性问题,提出一种用于聚类分析的异构数据差分隐私发布方案。为了解决处理隐私信息后缺乏正确引导的问题,将原始数据分组为集群,并利用集群标签对数据的集群结构进行编码,还为异构数据定制了一个同时考虑关系属性和集值属性的距离度量集群。在保留集群结构的同时迭代地概括原始数据。进一步在原始数据中加入噪声从而满足ε-差分隐私的要求。在满足差分隐私原则的前提下,提出一种同时处理关系数据和集值数据的不确定性算法,不同类型的数据以类似的方式进行匿名化。通过实验验证了该方法能够有效解决异构数据发布问题。     

差分隐私综述

差分隐私是2006年由DWORK提出的一种新型的隐私保护机制,它主要针对隐私保护中,如何在分享数据时定义隐私,以及如何在保证可用性的数据发布时,提供隐私保护的问题,这两个问题提出了一个隐私保护的数学模型。由于差分隐私对于隐私的定义不依赖于攻击者的背景知识,所以被作为一种新型的隐私保护模型广泛地应用于数据挖掘,机器学习等各个领域。本文介绍了差分隐私的基础理论和目前的研究进展,以及一些已有的差分隐私保护理论和技术,最后对未来的工作和研究热点进行了展望。