(ε, δ)-本地差分隐私模型下的均值估计机制

来源：电子与信息学报杂志2023年第3期北京时间：

作者：张跃, 朱友文, 周玉倩, 袁家斌

单位：1.南京航空航天大学计算机科学与技术学院 南京 2111062.桂林电子科技大学广西密码与信息安全重点实验室 桂林 541004

摘要：相对于ε-本地差分隐私(LDP)机制，(ε, δ)-本地差分隐私模型下的方案具有更小的误差边界和更高的数据效用。然而，当前的(ε, δ)-本地差分隐私均值估计机制仍存在估计误差大、数据效用低等问题。因此，针对均值估计问题，该文提出两种新的(ε, δ)-本地差分隐私均值估计机制：基于区间的均值估计机制(IM)和基于近邻的均值估计机制(NM)。IM的主要思想是：划分扰动后的数据到3个区间，真实数据以较大概率扰动到中间的区间，以较小概率扰动到两边的区间，收集者直接对扰动数据求均值得到无偏估计。NM的主要思想是：把真实数据以较大概率扰动到其邻域，以较小概率扰动到距离较远的值，收集者结合期望最大化算法得到高准确度的估计均值。最后，该文通过理论分析证明了IM和NM均可以满足隐私保护要求，并通过实验证实了IM和NM的数据效用优于现有机制。

关键词：隐私保护, 本地差分隐私, 数据聚合, 均值估计

基金资助：国家重点研发计划(2021YFB3100400)，国家自然科学基金(62172216)，江苏省自然科学基金(BK20211180)，广西密码学与信息安全重点实验室开放课题(GCIS202107)，江苏省研究生科研与实践创新计划(KYCX19_0203)