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👥 作者: Yucheng Fu, Tianhao Wang

这篇论文重新审视了多方差分隐私(DP)中连续噪声采样的协议。在多方计算(MPC)与差分隐私结合的场景下,各方需要在不依赖可信中心的情况下发布聚合统计,其核心原语是在有限精度算术下从连续分布中采样噪声。作者首先识别了广泛使用的“采样-缩放”(sample-and-scale)构造中的一个漏洞:算术电路中的缩放操作会将噪声限制在一个稀疏、公开可数的值集合内,使得攻击者通过观察发布的带噪声查询结果,能够推断出哪个数据集产生了这些结果。具体地,作者对两个采用此类有缺陷采样协议的系统发起了攻击:Orchard(OSDI'20,用于DP安全聚合)和DP-BREM$^+$(USENIX Sec'25,用于DP联邦学习),在实践使用的任意噪声缩放因子$s\geq 2$下,两个系统的攻击成功率都接近100%。作者指出,该泄露源于缩放操作本身,直接修复要么大幅牺牲效用,要么显著增加精度位数导致采样代价更高。为了解决安全和效率问题,作者转向在单个偏置比特粒度上进行离散采样,对采样器进行了多项优化并证明了其安全性。实现结果表明,与现有安全离散采样器相比,实现了4倍到612倍的加速;与不安全的“采样-缩放”范式相比,实现了数量级的加速,同时与理想连续机制相比,效用损失可忽略不计。该研究适合关注隐私计算、差分隐私、多方计算和安全协议设计的学者与工程师阅读。

💡 推荐理由: 该研究揭示了一个影响多个实用DP系统(如Orchard和DP-BREM$^+$)的固有设计漏洞,攻击成功率接近100%,直接威胁到DP保护的有效性。同时,所提出的高效安全离散采样器可替代现有不安全方案,对隐私计算落地具有重要价值。

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