論文の概要: EPSpatial: Achieving Efficient and Private Statistical Analytics of Geospatial Data
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.12612v1
- Date: Mon, 19 May 2025 01:51:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-20 14:57:11.343811
- Title: EPSpatial: Achieving Efficient and Private Statistical Analytics of Geospatial Data
- Title（参考訳）: EPSpatial:地理空間データの効率的かつプライベートな統計分析を実現する
- Authors: Chuan Zhang, Xuhao Ren, Zhangcheng Huang, Jinwen Liang, Jianzong Wang, Liehuang Zhu,
- Abstract要約: 地理空間データ統計は、地理空間内のクライアントの分布を導出する位置データの集約と分析を含む。
地理空間データ分析におけるプライバシー保護の必要性は、クライアント位置情報の不正使用や不正アクセスに関する懸念から、最重要視されている。
地理空間データの正確・効率的・プライベートな統計分析手法である$mathtEPSpatial$を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 27.954601303169007
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Geospatial data statistics involve the aggregation and analysis of location data to derive the distribution of clients within geospatial. The need for privacy protection in geospatial data analysis has become paramount due to concerns over the misuse or unauthorized access of client location information. However, existing private geospatial data statistics mainly rely on privacy computing techniques such as cryptographic tools and differential privacy, which leads to significant overhead and inaccurate results. In practical applications, geospatial data is frequently generated by mobile devices such as smartphones and IoT sensors. The continuous mobility of clients and the need for real-time updates introduce additional complexity. To address these issues, we first design \textit{spatially distributed point functions (SDPF)}, which combines a quad-tree structure with distributed point functions, allowing clients to succinctly secret-share values on the nodes of an exponentially large quad-tree. Then, we use Gray code to partition the region and combine SDPF with it to propose $\mathtt{EPSpatial}$, a scheme for accurate, efficient, and private statistical analytics of geospatial data. Moreover, considering clients' frequent movement requires continuous location updates, we leverage the region encoding property to present an efficient update algorithm.Security analysis shows that $\mathtt{EPSpatial}$ effectively protects client location privacy. Theoretical analysis and experimental results on real datasets demonstrate that $\mathtt{EPSpatial}$ reduces computational and communication overhead by at least $50\%$ compared to existing statistical schemes.
- Abstract（参考訳）: 地理空間データ統計は、地理空間内のクライアントの分布を導出する位置データの集約と分析を含む。
地理空間データ分析におけるプライバシー保護の必要性は、クライアント位置情報の不正使用や不正アクセスに関する懸念から、最重要視されている。
しかし、既存のプライベート地理空間データ統計は、主に暗号ツールや差分プライバシーなどのプライバシー計算技術に依存しており、大きなオーバーヘッドと不正確な結果をもたらす。
実用的なアプリケーションでは、地理空間データはスマートフォンやIoTセンサーなどのモバイルデバイスによって頻繁に生成される。
クライアントの継続的なモビリティとリアルタイム更新の必要性により、さらなる複雑さがもたらされる。
これらの問題に対処するために、我々はまず、クアッドツリー構造と分散ポイント関数を組み合わせた、指数的に大きなクアッドツリーのノード上で、クライアントが簡潔に秘密の共有値を共有できる「textit{spatially distributed point function (SDPF)} を設計する。
次に、グレーコードを用いて地域を分割し、SDPFと組み合わせて、地理空間データの正確で効率的かつプライベートな統計分析手法である$\mathtt{EPSpatial}$を提案する。
さらに、クライアントの頻繁な動きが継続的な位置更新を必要とすることを考慮し、領域符号化プロパティを利用して効率的な更新アルゴリズムを提示する。
実データセットに関する理論的解析と実験結果から、$\mathtt{EPSpatial}$は既存の統計スキームと比較して計算と通信のオーバーヘッドを少なくとも50\%削減することを示した。
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