JP2022139721A - データ提供装置、集計システム及びデータ提供プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態における集計システム1の全体構成を示す図である。
データ提供装置10は、分散データが保持されたデータベース(DB)を含むノードであり、集積装置20(アグリゲータ)は、これら複数のデータ提供装置10からそれぞれ分散データ(数値)を受信し、利用者からの要求に応じて集計値を提供する集積ノードである。
データ提供装置10は、サーバ装置又はパーソナルコンピュータ等の情報処理装置(コンピュータ)であり、制御部11及び記憶部12の他、各種データの入出力デバイス及び通信デバイス等を備える。
データ送信部111は、データ提供装置10がデータベースに保持しているプライバシを保護すべき数値を、複数(x個)に分割(例えば、等分割)した値それぞれにノイズを加算し、x回に分けて集積装置20に送信する。
ここで、加算されるノイズは、0をピークとした正負対称な第1の分布に従った値であることが好ましい。第1の分布は、例えば、ラプラス分布又は正規分布等である。
このとき、乱数は、0をピークとした正負対称な第2の分布に従った値であることが好ましい。第2の分布は、例えば、ラプラス分布又は正規分布等である。
集積装置20は、データ提供装置10と同様に、サーバ装置又はパーソナルコンピュータ等の情報処理装置(コンピュータ)であり、制御部21及び記憶部22の他、各種データの入出力デバイス及び通信デバイス等を備える。
ここで、受信したデータは、ストレージ(記憶部22)に一時保存されてもよいが、この受信したデータの記憶容量は所定以下に制限され、全てのデータを保存しておくことはできない。
このとき、j(1≦j≦x)回目の送信データには、乱数Rijと、1/xの大きさとなったデータの差分プライバシを満足するノイズ(noisei/x)とが加算される。
このとき、x分割されたデータの和に対して、ノイズの和sum(noise/x)によって差分プライバシが確保され、かつ、乱数によって各値もマスクされている。
そして、集積ノードは、利用者からの要求に応じて、この累計値又はnで割った平均値等、差分プライバシを保った集計結果を提供する。
ステップS1において、累計処理部212は、集計結果である累計値を0に初期化する。
したがって、データ提供装置10は、加算されたノイズにより差分プライバシを保ったまま、アグリゲータにデータを送信し、アグリゲータは、受信した数値データを累計することで、処理の重い秘密計算をすることなく、容易に集計値を計算できる。
また、集計システム1は、データを分割することにより、差分プライバシを満足するノイズの幅を小さくでき、この結果、集計値におけるノイズの幅も抑制できるため、誤差の小さい有用な情報を提供できる。
具体的には、データ提供装置10は、ノイズの確率分布をラプラス分布又は正規分布とすることで、安全性及び有用性の点で適切なノイズを加算できる。
これにより、集積装置20に送信されるデータが秘匿されると共に、加算された乱数をキャンセルするためには、x個全てを足す必要があるため、集積装置20に確実に計算を実行させることができる。
具体的には、データ提供装置10は、乱数の確率分布をラプラス分布又は正規分布とすることで、安全性及び有用性の点で適切な乱数を加算できる。
これにより、例えば、別の集積ノードに代えた場合の計算結果のハッシュ値と比較することにより、集積装置20が正しく計算を実行していることを確認することができる。
10 データ提供装置
11 制御部
12 記憶部
20 集積装置
21 制御部
22 記憶部
111 データ送信部
112 結果受信部
211 データ受信部
212 累計処理部
213 結果送信部
214 要求処理部
Claims (11)
- 複数のノードに分散された数値を集計する集積ノードに対して、当該数値を提供するノードとしてのデータ提供装置であって、
プライバシを保護すべき前記数値をx個に分割した値それぞれにノイズを加算し、x回に分けて前記集積ノードに送信するデータ送信部を備え、
前記集積ノードにおいて、前記複数のノードの全てから受信した値の累計処理をx回実行させることでノイズ付きの集計値を算出させるデータ提供装置。 - 前記データ送信部は、前記数値をx個に等分する請求項1に記載のデータ提供装置。
- 前記ノイズは、0をピークとした正負対称な第1の分布に従った値である請求項1又は請求項2に記載のデータ提供装置。
- 前記第1の分布は、ラプラス分布である請求項3に記載のデータ提供装置。
- 前記データ送信部は、総計が0となるx個の乱数を生成し、前記分割した値それぞれに前記ノイズと共に加算する請求項1又は請求項2に記載のデータ提供装置。
- 前記乱数は、0をピークとした正負対称な第2の分布に従った値である請求項5に記載のデータ提供装置。
- 前記第2の分布は、ラプラス分布である請求項6に記載のデータ提供装置。
- 前記集積ノードから、前記累計処理の度に、計算結果のハッシュ値を受信する結果取得部を備える請求項1から請求項7のいずれかに記載のデータ提供装置。
- 請求項1から請求項8のいずれかに記載の複数のデータ提供装置と、
前記複数のデータ提供装置からそれぞれ値を受信し、前記累計処理を実行する前記集積ノードとしての集積装置と、を備える集計システム。 - 前記集積装置は、受信したデータの記憶容量が所定以下に制限される請求項9に記載の集計システム。
- 請求項1から請求項8のいずれかに記載のデータ提供装置としてコンピュータを機能させるためのデータ提供プログラム。
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