一种列联表数据发布的隐私保护方法
【专利摘要】本发明公开了一种列联表数据发布的隐私保护方法，属于计算机数据隐私保护领域。本发明包括：确定列联表内每个分组的初始替换基数和最终替换基数，记录敏感值基于指数机制进行的随机替换，重新计算替换后的每个分组并输出新的列联表。本发明能够使处理后的列联表满足e-差分隐私的安全需求，同时支持任意原数据所支持的查询，并且处理后的数据误差小，精确度高，使得数据可用性更强。
【专利说明】一种列联表数据发布的隐私保护方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于计算机数据隐私保护【技术领域】，更具体地，涉及一种列联表数据发布 的隐私保护方法。
【背景技术】
[0002] 数据发布的隐私保护技术是近年来数据挖掘领域的一项研究热点。随着大数据时 代的到来，越来越多的数据正在被一些统计机构采集和分析。有时，这些机构会发布一些数 据供第三方使用，而这些数据可能涵盖数据被采集者的一些敏感信息，例如某病人患有某 种疾病等。因此，直接发布这些数据会造成数据被采集者的隐私泄露。为了保护数据被采 集者的隐私，数据发布方必须采取隐私保护措施。
[0003] 列联表（Contingency Table)指的是按两个或多个属性将数据分类时所列出的频 数表，是一种典型的非交互式数据发布形式。例如，在发布数据的时候，按"准身份标识属 性"与"敏感属性"将数据分类，排列为一个mXn的二维列联表，记作T。准身份标识属性 指的是类似"性别"、"年龄"、"邮编"这种可以通过联接外部数据获取个体身份的属性，记作 UQI = {qVl，qv2, . . .，qvm}，包含m个变量值。敏感属性指的包含个体隐私信息的属性，例如所 患疾病等，记作US= {8￥1，8￥2，...，8￥11},包含11个变量值。二维列联表1'中的分组1'(3，；〇 表示准身份标识属性值为qv a、敏感属性值为SVi的样本个数。
[0004] ε -差分隐私（ε-Differential Privacy)是一种隐私安全模型，其假设一个足 够强大的攻击者对于整个数据集有且仅有一个元素是未知的，并要求一个安全的算法应该 保证无论一个用户是否出现在该数据集中，都不会给查询结果造成显著差异。参数ε限制 了元素"在"与"不在"数据集中的可能性之间的差异程度。ε越小，差异性就应该越小，安 全要求也越高。基于ε-差分隐私模型的算法都采用随机机制，让攻击者根据输出结果无 法分辨某个目标人物是否出现在原数据集中。
[0005] 给定一个隐私保护机制Μ和数据集D，如果对于任意数据集D'（D与D'最多相差一 个元素），以及
【权利要求】
1. 一种列联表数据发布的隐私保护方法，其特征在于，包括： 步骤1确定列联表T的每个分组T (a，i)的替换基数Φ (a，i)，包括以下子步骤： (1-1)确定每个分组T(a，i)的初始替换基数(^(a，i)，其中，1彡a彡m，1彡i彡η ; (1-2)为每个初始替换基数Oja，i)加上一个随机非负整数yi，得到每个分组T(a，i) 的所述替换基数Φ (a，i); 步骤2对于每一个分组T (a，i)，根据其所述替换基数Φ (a，i)，取任意Φ (a，i)条记 录，将其原有的敏感值随机替换为敏感属性集合Us中的任意敏感值，其中，所述敏感属性 集合Us为包含个体隐私信息属性的集合； 步骤3重新计算每个分组T(a，i)的记录个数，得到新分组f(a，i)并输出。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述子步骤（1-1)中，所述初始替换基数 Φ(Ι(3, i)按照如下公式确定：
即当所述分组T(a，i)的记录个数大于等于1的时候，其初始替换基数Oja，i)设为 1 ;当所述分组T(a，i)的记录个数等于0的时候，其初始替换基数Oja，i)设为0。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述子步骤（1-2)中，由拉普拉斯 分布产生随机正整数Y，再将所述随机正整数Y按均匀分布随机分配为η个正整数之和，即
其中，η表示所述列联表Τ的列数。
4. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述敏感值的随机替 换基于指数机制，即所述敏感属性集合Us中元素被随机抽样的概率为 ：
其中，dist (sVi, sVj)表示敏感值sVi与sVj之间的距离；λ = Δ dist/ε，Δ dist表示 距离函数dist的敏感度，ε表示用户自定义的安全参数。
5. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤3中计算所述新分组f(a，i) 的值的方法为由每个分组T(a，i)减去被替换的记录个数，再加上新添加的记录个数而得。
【文档编号】G06F21/60GK104216994SQ201410457822
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】丁晓锋, 金海 , 欧洋伶 申请人:华中科技大学