[发明专利]基于自适应数据域划分的保隐私范围查询方法

说明书

本发明公开了一种基于自适应数据域划分的保隐私范围查询方法，本发明多组分批收集用户数据，并根据上组用户的聚合结果自适应调整数据域划分方式收集用户数据，通过比较子数据域频率估计值和划分阈值的大小，确定是否进一步划分子数据域，相比现有算法对于数据域静态划分更加灵活。其次，本发明通过设置合理的分段数和划分阈值可以有效降低发布数据的查询误差率，在相同隐私保护程度下，提升了聚合结果的精度。最后，交互过程利用本地差分隐私技术对用户数据进行扰动处理，保护了用户数据的隐私。

技术领域

本发明属于数据隐私保护领域，尤其涉及一种基于自适应数据域划分的保隐私范围查询方法。

背景技术

随着人们对个人隐私权的重视，数据收集者在采集分析数据过程中需要考虑用户敏感数据的保隐私。利用本地差分隐私技术，用户在本地对自己的真实数据进行扰动后上传，可以达到数据保隐私的目的。现在方法按照用户数据编码方式的不同可以分为两大类，基于层级结构分解的方法和基于离散小波变换的方法。基于层级结构分解的方法[1,2]将数据域划分为均匀多粒度的子数据域，用户随机选择粒度并将数据按数据域划分进行编码，扰动后上传至数据收集者；基于离散小波变换的方法[3]将数据域转化为离散小波系数，用户随机选择一组离散小波系数将数据进行编码，并将扰动后的离散小波系数上传至数据收集者。

这些方法根据预定义的数据编码方式收集用户数据，不能利用用户上传数据的聚合结果动态调整数据编码方式，导致用户侧数据扰动过程引入了过量的扰动噪声，范围查询分析的结果较差，不能满足数据精度需求。

[1]Wang T,Ding B,Zhou J,et al.Answering multi-dimensional analyticalqueries under local differential privacy[C]//Proceedings of the2019International Conference on Management of Data.2019:159-176.

[2]Yang J,Wang T,Li N,et al.Answering multi-dimensional range queriesunder local differential privacy[J].Proceedings of the VLDB Endowment,2020,14(3):378-390.

[3]Cormode G,Kulkarni T,Srivastava D.Answering range queries underlocal differential privacy[J].Proceedings of the VLDB Endowment,2019,12(10):1126-1138.

发明内容

本发明的目的在于针对现有方法预定义静态数据编码方式以及用户侧扰动过程引入过量扰动噪声等缺陷，提供一种基于本地差分隐私技术的自适应数据域划分完成保隐私范围查询分析任务的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于自适应数据域划分的保隐私范围查询方法，该方法包括以下步骤：

(1)数据收集者设置待收集用户属性集合、数据域、数据域划分方式、隐私预算，计算总用户组数，将待收集用户属性集合、数据域、隐私预算和总用户组数发送给每个用户；

(2)用户随机选择一个用户组，并将组号返回给数据收集者；