Bounding privacy leakage over compositions, i.e., privacy accounting, is a key challenge in differential privacy (DP). However, the privacy parameter ($\varepsilon$ or $\delta$) is often easy to estimate but hard to bound. In this paper, we propose a new differential privacy paradigm called estimate-verify-release (EVR), which addresses the challenges of providing a strict upper bound for privacy parameter in DP compositions by converting an estimate of privacy parameter into a formal guarantee. The EVR paradigm first estimates the privacy parameter of a mechanism, then verifies whether it meets this guarantee, and finally releases the query output based on the verification result. The core component of the EVR is privacy verification. We develop a randomized privacy verifier using Monte Carlo (MC) technique. Furthermore, we propose an MC-based DP accountant that outperforms existing DP accounting techniques in terms of accuracy and efficiency. Our empirical evaluation shows the newly proposed EVR paradigm improves the utility-privacy tradeoff for privacy-preserving machine learning.


翻译:在差分隐私中,对组合隐私泄露进行界限设定(即隐私核算)是一项关键挑战。然而,隐私参数($\varepsilon$ 或 $\delta$)通常易于估计但难以界定。本文提出一种名为“估计-验证-发布”(EVR)的新型差分隐私范式,通过将隐私参数的估计转化为形式化保证,解决了在差分隐私组合中为隐私参数提供严格上界的难题。EVR 范式首先估计机制的隐私参数,接着验证该参数是否满足保证,最后根据验证结果释放查询输出。其核心组件是隐私验证。我们利用蒙特卡洛(MC)技术开发了一种随机隐私验证器。此外,我们提出了一种基于 MC 的隐私核算方法,在准确性和效率上均优于现有差分隐私核算技术。实验评估表明,新提出的 EVR 范式改善了隐私保护机器学习中的效用-隐私权衡。

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