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专利号: 2024110746869
申请人: 济南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2026-02-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种面向联邦学习的隐私保护方法,其特征在于,包括:获取待保护的多个原始数据,并将多个所述原始数据分割成多组数据;其中分割后的每组数据中均包含参与方数量n、隐私预算ε和数据敏感度Δf;

将分割后的多组数据分别输入多个初始化的模型中,基于所述数据敏感度Δf与隐私预算ε的比值获得噪声数据参数,并根据所述噪声数据参数为原始数据中的每个数据点添加噪声;多个初始化的模型分别安装在各参与方的客户端;

利用添加噪声后的每个数据点生成与参与方数量匹配的n个秘密共享份额,并将n个秘密共享份额上传服务器获得聚合份额,通过聚合份额更新各个客户端的秘密共享份额;

根据所述噪声数据参数为原始数据中的每个数据点添加噪声,包括如下步骤:基于所述噪声数据参数选择噪声类型,并根据所选噪声类型和数据敏感度Δf获取噪声量级,通过所述噪声量级为每个数据点添加噪声;

基于所述噪声数据参数选择噪声类型,并根据所选噪声类型和数据敏感度Δf获取噪声量级,包括如下步骤:根据噪声数据的数据敏感度Δf和用户的隐私偏好生成隐私预算ε;

设定每一个初始化的模型中所述原始数据的初始隐私预算ε通过一个中心为0,尺度为scale的拉普拉斯分布随机数生成噪声,若所述噪声大于初始化的剩余隐私预算ε

2.如权利要求1所述的一种面向联邦学习的隐私保护方法,其特征在于,基于所述数据敏感度Δf与隐私预算ε的比值获得噪声数据参数,具体表达式为:λ=Δf/ε

其中,λ为噪声数据参数。

3.如权利要求1所述的一种面向联邦学习的隐私保护方法,其特征在于,基于所述数据敏感度Δf与隐私预算ε的比值获得噪声数据参数,还包括如下步骤:设定每一个初始化的模型中所述原始数据的总隐私预算ε获取每次根据噪声数据的数据敏感度Δf和用户的隐私偏好生成隐私预算ε操作中分配的单个隐私预算ε通过总隐私预算和每次分配的单个隐私预算差更新剩余隐私预算,并通过更新后的所述剩余隐私预算进行操作的拒绝判断或实施判断。

4.如权利要求1所述的一种面向联邦学习的隐私保护方法,其特征在于,将n个秘密共享份额上传服务器获得聚合份额,包括如下步骤:采用线性聚合、非线性聚合或按精度聚合对n个所述秘密共享份额进行聚合,通过聚合份额生成全局模型;

其中线性聚合过程包括如下步骤:

设w

其中,K是客户端数量,N是总数据点数;

其中非线性聚合过程包括如下步骤:

设w

其中,权重α

其中按精度聚合过程包括如下步骤:

设w

其中,权重β

5.如权利要求1所述的一种面向联邦学习的隐私保护方法,其特征在于,其特征在于,所述通过聚合份额更新各个客户端的秘密共享份额,还包括如下步骤:通过客户端下载各服务器的秘密共享份额进行秘密恢复,获得更新后的模型。

6.一种面向联邦学习的隐私保护系统,其特征在于,包括:数据获取模块,用于获取待保护的多个原始数据,并将多个所述原始数据分割成多组数据;其中分割后的每组数据中均包含参与方数量n、隐私预算ε和数据敏感度Δf;

噪声添加模块,用于将分割后的多组数据分别输入多个初始化的模型中,基于所述数据敏感度Δf与隐私预算ε的比值获得噪声数据参数,并根据所述噪声数据参数为原始数据中的每个数据点添加噪声;多个初始化的模型分别安装在各参与方的客户端;

秘密共享模块,用于利用添加噪声后的每个数据点生成与参与方数量匹配的n个秘密共享份额,并将n个秘密共享份额上传服务器获得聚合份额,通过聚合份额更新各个客户端的秘密共享份额;

根据所述噪声数据参数为原始数据中的每个数据点添加噪声,包括如下步骤:基于所述噪声数据参数选择噪声类型,并根据所选噪声类型和数据敏感度Δf获取噪声量级,通过所述噪声量级为每个数据点添加噪声;

基于所述噪声数据参数选择噪声类型,并根据所选噪声类型和数据敏感度Δf获取噪声量级,包括如下步骤:根据噪声数据的数据敏感度Δf和用户的隐私偏好生成隐私预算ε;

设定每一个初始化的模型中所述原始数据的初始隐私预算ε通过一个中心为0,尺度为scale的拉普拉斯分布随机数生成噪声,若所述噪声大于初始化的剩余隐私预算ε

7.一种计算机设备,其特征在于,包括存储器及处理器,所述存储器中储存有程序,所述程序被所述处理器执行时,使得所述处理器执行如权利要求1至5中任一项所述一种面向联邦学习的隐私保护方法的步骤。

8.一种存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的一种面向联邦学习的隐私保护方法的步骤。