本地差分隐私(LDP)协议容易受到操纵攻击,攻击者通过篡改本地数据或随机性来破坏统计估计的准确性。现有早期工作通过将每个样本转化为二元信号来限制攻击者能力,但这种方法在ε>1时导致严重的信息损失,牺牲了数据效用。本文提出了一种攻击无关的通用防御框架RobustLDP,旨在无需了解攻击者知识的情况下实现鲁棒估计。核心思想是:服务器向所有用户发送精心设计的预定义信息(例如一个公共随机种子),用户根据该信息结合自身数据生成响应,服务器再聚合反馈进行估计。通过这种方式,框架在保留信息与限制攻击者能力之间取得了更好的平衡。作者将RobustLDP实例化为频率估计和均值估计(在ℓ1和ℓ2支持上)两个基础任务,这些可作为更高级任务的构建模块。理论分析表明,对于所有可能的攻击,该方法都能提供一定的估计误差上界保证。实验在多个真实数据集上验证了RobustLDP的效用:与基线方法相比,在ε>1时,估计精度显著提升,且对操纵攻击的鲁棒性更强。本文是首个在攻击无关假设下同时实现高鲁棒性和高数据效用的LDP框架。
💡 推荐理由: 本地差分隐私广泛应用于用户数据分析,但现有协议易受操纵攻击。本文提出的攻击无关防御框架无需预先知道攻击类型即可保持鲁棒性,为LDP的实际安全部署提供了重要理论基础和实用方法。
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