In the shuffle model of DP (Differential Privacy), a shuffler randomly permutes users' data to achieve high accuracy and privacy. Recent studies show that most existing shuffle protocols are vulnerable to collusion attacks by the data collector and users. They address this issue by introducing the augmented shuffle model that incorporates random sampling and dummy data addition into the shuffler. However, it remains open how to ensure the shuffler follows the protocol and does not collude with the data collector in this model. We address this trust issue by thoroughly exploring the augmented shuffle model with TEEs (Trusted Execution Environments). We first introduce a new privacy notion, FODP (Fully Oblivious DP), which strengthens DP to prevent various TEE side-channel attacks based on external/internal memory access patterns and control flows. We propose a general framework for FODP algorithms based on memory-size obfuscation and three concrete algorithms within it. We also improve the efficiency of our algorithms by using the count-min sketch and optimizing the number of hashes. We evaluate our algorithms on Intel SGX and demonstrate their effectiveness through comparisons with nine baselines.


翻译:在差分隐私(DP)的混洗模型中,混洗器随机打乱用户数据以实现高精度与高隐私保护。最新研究表明,现有大多数混洗协议易受数据收集者与用户之间的合谋攻击。针对该问题,学界提出增强混洗模型,通过在混洗器中引入随机采样与虚拟数据添加来规避攻击。然而,在该模型下如何确保混洗器严格遵循协议且不信任数据收集者,仍是未解难题。我们通过全面探索结合可信执行环境(TEE)的增强混洗模型来解决这一信任问题。首先提出新型隐私概念 FODP(完全 oblivious 差分隐私),该概念通过强化差分隐私机制,抵御基于外部/内部内存访问模式及控制流的各类 TEE 侧信道攻击。我们构建了基于内存容量混淆的 FODP 算法通用框架,并在此框架内提出三种具体算法。通过采用计数最小草图并优化哈希函数数量,我们进一步提升了算法效率。最后在 Intel SGX 平台上对算法进行评测,通过与九种基线方法的对比验证其有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

差分隐私全指南:从理论基础到用户期望
专知会员服务
13+阅读 · 2025年9月8日
【新书】差分隐私,246页pdf
专知会员服务
27+阅读 · 2025年4月5日
【斯坦福博士论文】有效的差分隐私深度学习,153页pdf
专知会员服务
19+阅读 · 2024年7月10日
【NeurIPS2023】稀疏保留的差分隐私大型嵌入模型训练
专知会员服务
15+阅读 · 2023年11月18日
「机器学习中差分隐私」最新2022进展综述
专知会员服务
53+阅读 · 2022年9月9日
专知会员服务
14+阅读 · 2021年9月14日
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月1日
你的算法可靠吗? 神经网络不确定性度量
专知
40+阅读 · 2019年4月27日
使用 Canal 实现数据异构
性能与架构
20+阅读 · 2019年3月4日
Spooftooph - 用于欺骗或克隆蓝牙设备的自动工具
黑白之道
17+阅读 · 2019年2月27日
差分隐私保护:从入门到脱坑
FreeBuf
17+阅读 · 2018年9月10日
综述——隐私保护集合交集计算技术研究
计算机研究与发展
22+阅读 · 2017年10月24日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
1+阅读 · 52分钟前
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
3+阅读 · 今天13:50
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:33
相关VIP内容
差分隐私全指南:从理论基础到用户期望
专知会员服务
13+阅读 · 2025年9月8日
【新书】差分隐私,246页pdf
专知会员服务
27+阅读 · 2025年4月5日
【斯坦福博士论文】有效的差分隐私深度学习,153页pdf
专知会员服务
19+阅读 · 2024年7月10日
【NeurIPS2023】稀疏保留的差分隐私大型嵌入模型训练
专知会员服务
15+阅读 · 2023年11月18日
「机器学习中差分隐私」最新2022进展综述
专知会员服务
53+阅读 · 2022年9月9日
专知会员服务
14+阅读 · 2021年9月14日
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月1日
相关基金
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员