論文の概要: Empirical Analysis of Randomness Quality in Differential Privacy Mechanisms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.20561v1
- Date: Thu, 17 Sep 2026 15:26:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-20 08:55:54.349205
- Title: Empirical Analysis of Randomness Quality in Differential Privacy Mechanisms
- Title(参考訳): 差分プライバシー機構におけるランダム品質の実証分析
- Abstract要約: 微分プライバシーは、統計分析において個人のプライバシーを保護するために慎重に調整されたランダムノイズに依存している。
我々は,IBM の DiffPrivLib を用いて,ランダム性品質が差分プライバシー機構に与える影響について,系統的研究を行った。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 4.016419044513359
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Differential Privacy (DP) relies on carefully calibrated random noise to protect individual privacy in statistical analyses. While theoretical work has analyzed DP under weakened randomness assumptions, the practical consequences of entropy degradation remain poorly understood. We present a systematic empirical investigation of how randomness quality affects differential privacy mechanisms using IBM's DiffPrivLib. We introduce progressively degraded entropy sources characterized by established test suites, starting from high-quality quantum True Random Number Generators (TRNGs) and cryptographically secure Pseudo-Random Number Generators (PRNGs) down to systematically manipulated sources with controlled entropy degradation. Through repeated experiments over one million queries on a reference database and complementary statistical tests, we directly analyze empirical Privacy Loss Random Variable distributions. Our results demonstrate that DP mechanisms reliably detect deviations when approximately 1 bit in every 8 to 16 is manipulated, with detection sensitivity varying significantly between bit-level biases and temporal correlations. We demonstrate that statistical detection of distributional anomalies does not necessarily correspond to actual privacy guarantee violations.
- Abstract(参考訳): 差分プライバシー(DP)は、統計分析において個人のプライバシーを保護するために慎重に調整されたランダムノイズに依存している。
理論的な研究はDPをランダム性仮定の弱さの下で分析してきたが、エントロピー劣化の実践的な結果はまだよく分かっていない。
我々は,IBM の DiffPrivLib を用いて,ランダム性品質が差分プライバシー機構に与える影響について,系統的研究を行った。
本稿では,高品質な量子乱数発生器(TRNG)と暗号的にセキュアな擬似乱数発生器(PRNG)から,制御エントロピー劣化を伴う系統的に操作されたソースまで,確立されたテストスイートを特徴とする漸進的に劣化したエントロピー源を紹介する。
参照データベース上の100万以上のクエリと補完的な統計的テストを繰り返して、経験的プライバシ損失ランダム変数分布を直接解析する。
その結果,DP機構は8~16のほぼ1ビットでずれを確実に検出でき,検出感度はビットレベルの偏差と時間的相関で大きく異なることがわかった。
分布異常の統計的検出は必ずしも実際のプライバシー保証違反と一致しないことを示す。
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