基于聚类分析的差分隐私高维数据发布方法

针对已有差分隐私高维数据发布方法无法有效兼顾数据间复杂属性的关联关系和计算成本的问题,提出一种基于聚类分析技术的差分隐私高维数据发布方法PrivBC。首先,基于K-means++设计属性聚类方法,引入最大信息系数量化属性间的关联关系,并对具有高度关联关系的数据属性进行聚类。其次,对聚类产生的各个数据子集进行如下操作：计算关系矩阵以缩减属性对的候选空间,并构建满足差分隐私的贝叶斯网络。最后,根据贝叶斯网络采样每个属性,并合成新的隐私数据集进行发布。与PrivBayes方法相比,PrivBC方法的误分类率和运行时间分别平均降低了12.6%和30.2%。实验结果表明,所提方法在有效保证数据可用性的基础上,可以显著提高计算效率,为高维数据的隐私发布提供了新思路。     

面向高维数据发布的个性化差分隐私算法

在高维数据隐私发布过程中,差分隐私预算大小直接影响噪音的添加.针对不能合理地为多个相对独立的低维属性集合合理分配隐私预算,进而影响合成发布数据集的安全性和可用性,提出一种个性化隐私预算分配算法(PPBA).引入最大支撑树和属性节点权重值降低差分隐私指数机制挑选属性关系对的候选空间,提高贝叶斯网络精确度,提出使用贝叶斯网络中节点动态权重值衡量低维属性集合的敏感性排序.根据发布数据集安全性和可用性的个性化需求,个性化设置差分隐私预算分配比值常数q值,实现对按敏感性排序的低维属性集合个性化分配拉普拉斯噪音.理论分析和实验结果表明, PPBA算法相比较于同类算法能够满足高维数据发布安全性和可用性的个性化需求,同时具有更低的时间复杂度.     

基于属性分割的差分隐私异构多属性数据发布

针对现有多属性数据隐私发布方法无法兼顾属性的敏感性差异和计算效率低的问题,提出了一种基于属性分割的差分隐私异构多属性数据发布方法 HMPrivBayes.首先,设计了满足差分隐私的谱聚类算法分割原始数据集,其中相似矩阵的生成借助于属性最大信息系数.其次,借助属性信息,该方法使用满足差分隐私的改进贝叶斯网络构建算法分别为每个数据子集构建贝叶斯网络.最后,以属性归一化风险熵为权重分配隐私预算,对贝叶斯网络提取的属性联合分布添加异构噪声扰动,实现了异构多属性数据保护.实验结果表明, HMPrivBayes可以在减少注入合成数据集中噪声量的同时,提高合成数据计算效率.     

DP-IMKP：满足个性化差分隐私的数据发布保护方法

差分隐私因能提供强大的隐私保证,广泛应用于解决数据发布中的隐私保护问题。但是经差分隐私保护后的数据注入大量噪音,降低了数据可用性,且已有方法中,针对混合属性数据集发布的隐私保护研究成果较少和存在隐私预算分配不合理的问题。因此,提出一种基于个性化隐私预算分配的差分隐私混合属性数据发布方法（DP-IMKP）。利用互信息与属性之间关联关系,提出一种敏感属性分级策略,使用户各属性重要程度得以量化,为不同级别的属性匹配对应的隐私保护程度;结合最优匹配理论,构造隐私预算与敏感属性之间的二部图,为各级敏感属性分配合理的隐私预算;结合信息熵和密度优化思想,对经典k-prototype算法中初始中心的选择和相异度度量方法进行改进,并对原始数据集进行聚类,利用各敏感属性分配的隐私预算,对聚类中心值进行差分隐私保护,防止隐私数据信息泄露。通过实验验证,DP-IMKP方法与同类方法相比,在提高数据可用性和降低数据泄露风险方面有明显优势。     

基于贝叶斯网络的差分隐私高维数据发布技术研究

在实现隐私保护的同时提高数据可用性是高维结构化数据发布研究中的挑战性问题,经典算法Priv Bayes针对该问题提供了一种解决方案。为进一步减少计算开销、提高数据可用性,提出基于贝叶斯网络的差分隐私数据发布算法ELPriv Bayes。分析贝叶斯网络结构学习阶段的理论计算开销,构建存储属性之间互信息的相关矩阵,避免结构学习算法迭代过程中互信息的冗余计算,降低了时间复杂度。基于平均互信息优化了节点进入贝叶斯网络的顺序,提高结构学习迭代过程中指数机制贡献的互信息期望值,进而提高生成数据集与原始数据集的统计近似度,并实证分析网络结构质量对首节点选择的低敏感性。在4个典型数据集上的实验结果表明,与经典算法Priv Bayes及其改进方案相比较,结构学习阶段的计算开销降低了97%～99%,基于指数机制捕获的互信息提高了14%～67%,生成数据集与原始数据集的平均变差距离降低了32%～40%,构建的支持向量机(SVM)分类器的准确率提高了4%～5%,并且当ε≤0.8时,采用ELPriv Bayes算法生成数据的可用性提升更为显著。     

基于属性分类的用电大数据隐私保护方法

针对用电大数据环境下,非交互式差分隐私模型无法提供准确查询结果及计算开销较大的问题,提出一种基于最大信息系数与数据匿名化的差分隐私数据发布方法。从原始数据集中选出部分隐私属性作为特征集,利用最大信息系数选出与此特征集相关性高的数据作为隐私数据集,使用协同隐私保护算法对隐私数据集进行保护,发布满足差分隐私保护的用电大数据集。理论分析与实验结果表明,所提出的方法在提高大数据隐私保护处理效率同时,有效分化查询函数敏感性,提高发布数据可用性。     

基于改进贝叶斯网络的高维数据本地差分隐私方法北大核心CSCD

文章提出一种基于改进贝叶斯网络的高维数据本地差分隐私方法,首先通过数据源差分隐私保护算法对用户端数据集进行扰动,生成扰动数据集,保护本地原始数据集隐私;然后通过改进的贝叶斯网络将高维数据集降维为多个低维属性集合;最后合成新数据集,使用人工蜂群算法对贝叶斯网络结构进一步改进。实验结果表明,该方法在数据实用性方面具有优势,且得到的贝叶斯网络收敛性更好。     

基于k-prototype聚类的差分隐私混合数据发布算法

差分隐私是一种提供强大隐私保护的模型。在非交互式框架下,数据管理者可发布采用差分隐私保护技术处理的数据集供研究人员进行挖掘分析。但是在数据发布过程中需要加入大量噪声,会破坏数据可用性。因此,提出了一种基于k-prototype聚类的差分隐私混合数据发布算法。首先改进k-prototype聚类算法,按数据类型的不同,对数值型属性和分类型属性分别选用不同的属性差异度计算方法,将混合数据集中更可能相关的记录分组,从而降低差分隐私敏感度;结合聚类中心值,采用差分隐私保护技术对数据记录进行处理保护,针对数值型属性使用Laplace机制,分类型属性使用指数机制;从差分隐私的概念及组合性质两方面对该算法进行隐私分析证明。实验结果表明:该算法能够有效提高数据可用性。     

自适应差分隐私预算分配策略的直方图发布算法

差分隐私直方图发布中,隐私预算涉及到噪声添加的强度,直接影响到直方图发布的数据可用性,如何合理地进行隐私预算的分配是直方图发布算法面临的一大挑战。提出了一种自适应的隐私预算分配策略的直方图发布算法APB（adaptive privacy budget allocation）,首先通过分析分组前后引入的噪声误差和重构误差,建立了隐私预算分配权重的优化模型,得到最优分配权重和分组大小以及分组个数之间关系;然后基于优化模型和贪心分组的思想,提出了自适应的隐私预算分配策略,可以更好地均衡噪声误差和重构误差,提高发布数据的可用性。实验结果表明,基于自适应的隐私预算分配策略的直方图发布算法可用性高于同类算法。     

基于朴素贝叶斯的差分隐私合成数据集发布算法

差分隐私保护模型中,非交互式数据发布是一个研究的热点.提出了一个基于朴素贝叶斯的差分隐私合成数据集发布算法.该算法首先采用朴素贝叶斯的条件独立假设来计算原数据集的联合分布,然后采用指数机制生成发布的数据集.仿真实验表明,随着隐私预算的增加,使用合成数据集训练得到的分类器在测试数据集时分类正确率逐渐提高,并且趋于稳定.