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专利号: 2019109022403
申请人: 苏州科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于效用机制平均一致性隐私保护优化方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)、系统图论相关分析:

用无向图来表征网络G中节点间的通信关系,即G=(V,E,W),其中:V为网络节点集合,V={1,2,...,N},N表示节点数目;

E为边集,其表示N个节点间的通信关系,N×N

W表示N个节点间的邻接权重,W∈R ;

设节点i和j(i,j∈V),若节点i可接收到节点j的信息,则{j,i}∈E,Wji>0,反之若节点i无法接收节点j的信息,则 Wji=0,且假定网络G中不存在自连接,即若{i,j}∈E,则表示节点j为节点i的邻居节点,设节点i的邻居节点集为Ni,则Ni={j|(i,j)∈E,i≠j},节点i的入度记为di,有di=|Ni|,网络G的入度矩阵记为D,其主对角线线上元素有Dii=diag{di},其余元素为零,网络G的拉普拉斯矩阵L=D-W;

(2)、基于噪声的隐私保护一致性算法设计:设节点j初始状态为xj(0),为了保护节点j的初始状态xj(0)不被网络中其它节点获取,在广播k时刻节点j的状态为xj(k)时,向xj(k)注入随机噪声φj(k),注入的随机噪声φj(k)按照公式(1)设计:公式(1)中, 为调节随机噪声强度的增益,υj(k)为服从均值为0、方差为 均匀分布的随机变量, 表示 的k次方;

然后,按照公式(2)得到节点j的加噪状态x′j(k)以及状态xi(k)的信息更新:公式(2)中,μ表示更新增益,且更新增益μ设计为0<μ<1,公式(2)中的邻接权重Wji按照公式(3)设计:公式(3)中,dj和di表示节点j和i的入度;

(3)、隐私保护一致性算法的(α,γ)-收敛时间设计:记 为网络G中各个节点k时刻平均状态 与初始平均状态 间的不一致,其中 表示元素全为1的N维列向量的转置;

定义使 的绝对值以不小于1-γ的概率维持在α值的最小时间为(α,γ)-收敛时间,记为k*,也即 其中γ∈[0,1],α∈R≥0;

则步骤(2)中隐私保护一致性算法的(α,γ)-收敛时间k*具有公式(4)所示的下界:则当 时, 成立;

(4)、隐私保护一致性算法的(ε,δj)-隐私度设计:用节点j的初始状态xj(0)被节点i以精度ε估计出的概率定义节点j对节点i的隐私度,记为δij,也即 其中 为节点i对节点j的初始状态xj(0)的估计值;

记 为x′j(k)和xj(0)间的偏差,即 并记节点i对 的估计值为 则有

则k时刻,节点j对节点i的隐私度为

节点j的隐私度定义为如公式(5)所示:且公式(5)满足:

公式(6)中,Φj为节点j所有随机噪声{φj(k),k≥1}的集合, 为k=0时刻随机噪声φj(0)的概率密度函数;在φj(0)服从均值为0、方差为 的均匀分布时,步骤(2)中隐私保护一致性算法中节点j的隐私保护度δj如公式(7)所示:(5)、基于效用机制的隐私保护一致性算法收敛时间优化:在网络G中,记N个节点数据分享的总收益为B,定义节点j的效用uj如公式(8)所示:公式(8)中∈j>0为节点j的隐私保护因子;

记δH和δL分别为隐私保护度的上界和下界,则 和 分别对应为隐私保护因子的下界和上界;

定义隐私需求度pj∈(0,1)来表征节点j对隐私保护的需求度,则节点j的隐私保护因子如公式(9)所示:根据隐私需求度pj计算,则基于效用机制的(α,γ)-收敛时间k*优化如公式(10)所示:T

公式(10)中,σ=[σ1,...,σN]为网络G的噪声方差向量,收敛时间优化问题中公式(10)的解为:则节点j的隐私保护度δj按公式(12)计算:公式(12)中, 为一映射函数, 定义为: