論文の概要: Fast Simulation Algorithms for OLH using Binomial Modeling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.15778v1
- Date: Sun, 16 Aug 2026 14:58:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.420914
- Title: Fast Simulation Algorithms for OLH using Binomial Modeling
- Title(参考訳): 二項モデリングを用いたOLHの高速シミュレーションアルゴリズム
- Abstract要約: 二項モデリングに基づくOLHの高速シミュレーションアルゴリズムを2つ提案する。
我々のアルゴリズムは、統計的等価性を損なうことなく、シミュレーションの複雑さを$O(n + d)$に減らす。
実世界のデータセットの実験では、両方のアプローチが実行時間を数分からミリ秒に短縮することを確認した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.529342790344802
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Optimized Local Hashing (OLH) is a widely used hash-based Local Differential Privacy (LDP) protocol, and simulation-based experimentation is the standard approach for evaluating OLH and OLH-based applications in research. However, the existing OLH simulations have $O(nd)$ computational complexity, where $n$ is the user population size and $d$ is the domain size, and can lead to significant execution times as $n$ and $d$ grow. In this paper, we propose two fast simulation algorithms for OLH (2-Binom and 3-Binom) grounded in Binomial modeling. Our key insight is that, for any domain value $v$, the total number of users whose perturbed reports support $v$ can be decomposed into a sum of two or three Binomial random variables. Using this insight, our algorithms reduce the simulation complexity to $O(n + d)$ without hurting statistical equivalence. In particular, we theoretically prove that both algorithms yield unbiased frequency estimations with variances identical to those of the original OLH simulations. Experiments on real-world datasets confirm that both approaches reduce execution times from several minutes to milliseconds, yielding significant speedups with no change in utility.
- Abstract(参考訳): 最適化ローカルハッシュ(OLH)は、広く使われているハッシュベースのローカル微分プライバシー(LDP)プロトコルであり、シミュレーションベースの実験は、研究におけるOLHおよびOLHベースのアプリケーションを評価する標準的なアプローチである。
しかし、既存のOLHシミュレーションでは、$O(nd)$計算の複雑さがあり、$n$はユーザ人口サイズ、$d$はドメインサイズであり、$n$と$d$の成長という大きな実行時間につながる可能性がある。
本稿では,二項モデリングに基づくOLH(2-ビノムと3-ビノム)の高速シミュレーションアルゴリズムを提案する。
私たちのキーとなる洞察は、任意のドメイン値$v$に対して、混乱したレポートが$v$をサポートするユーザの総数は、2つまたは3つのバイナリランダム変数の和に分解できるということです。
この知見を用いて、我々のアルゴリズムは、統計的等価性を損なうことなく、シミュレーションの複雑さを$O(n + d)$に減らした。
特に、両アルゴリズムが元のOLHシミュレーションと同一のばらつきで非バイアス周波数推定を行うことを理論的に証明する。
実世界のデータセットの実験では、どちらのアプローチも実行時間を数分からミリ秒に短縮し、ユーティリティの変更なしに大幅なスピードアップを実現している。
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