[发明专利]一种保持工作流拓扑特征的隐私保护方法

说明书

一种保持工作流拓扑特征的隐私保护方法，包括以下步骤：对于用户给定的工作流以及隐私保护要求，设计基于拓扑序列的分层模型，提取工作流的拓扑时序特征；构建基于分层模型的工作流最小拓扑子图，设计拓扑度量损失函数；在最小拓扑子图的基础上，进行满足k‑度匿名的图修改操作，匿名过程中依据拓扑度量损失函数，有条件的挑选拓扑损失较低的匿名操作，构建k‑度匿名工作流。本发明通过在k‑度匿名过程中最大程度减少原始工作流的拓扑特征损失实现匿名前后工作流在维持拓扑可用性方面效果相似，实现有效兼顾工作流拓扑可用性和结构隐私安全性的隐私保护工作流匿名发布方法。

技术领域

本发明属于工作流图隐私保护技术领域，更具体地，涉及一种保持工作流拓扑特征的隐私保护方法。

背景技术

随着数据共享的不断深化，对描述数据产生机理的世系工作流进行共享发布的需求日益迫切。世系工作流通常采用有向无环图(Directed Acyclic Graph，DAG)结构来描述，工作流中的结构信息蕴含数据生成步骤和流程制约关系，因此，对世系工作流的共享发布不可避免地带来隐私保护问题，例如，基于结构的链接攻击，攻击者知道某公司A存在于工作流W中，但并不知晓A公司在工作流W中的职责，然而攻击者知道A公司会收到两个公司的数据，并经过处理发布给另三个公司，通过对工作流W的比对，若工作流中仅存在唯一的入度为2、出度为3的模块B，则攻击者可定位到B模块就是A公司，进一步窃取其在工作流中的职责信息，造成A公司的隐私泄露。近年来，工作流共享发布中的隐私保护问题已成为隐私保护研究关注的热点之一。

已有的工作流隐私保护研究主要集中于结构隐私保护方面。目前，基于匿名的图隐私保护技术的基本思想是通过对原图中边或节点的泛化或抑制操作，实现敏感结构隐藏，避免因敏感边或节点泄露而导致的隐私推断攻击。该技术侧重于局部敏感边或节点的保护，缺乏对整体结构特征的考虑。最早提出的图k-度匿名技术，主要采用贪心策略添加边的方式实现图中任意节点至少存在k-1个与其具有相同度特征的节点，保护节点隐私，但该方法破坏了图连通性，影响链接结构特性的维持。在此基础上，进一步提出兼顾维持节点可达性的隐私保护图匿名方法，利用贪心策略在匿名化过程中减少图修改对节点间可达性的影响，实现图的k-度匿名隐私保护同时满足较好的图可达性维持效果。传统的图结构侧重子结构以及节点之间局部可达性，工作流采用有向无环图形式，更注重整体拓扑特性和模块间的先后执行顺序。现有基于匿名的隐私保护图数据发布方法应用于工作流发布存在如下问题：

①现有工作侧重常见子图结构等形式的描述和保护，缺乏对拓扑结构等时序特征的有效提取，难以有效度量拓扑可用性的维持效果。

②已有的图匿名方法更关注对局部子结构或可达性等可用性的维持，缺乏对工作流整体时序约束和拓扑特征的有效维持。

已有的一些图匿名隐私保护发布方法存在不适用于工作流结构隐私保护或难以兼顾工作流拓扑结构可用性与隐私安全性的不足。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种保持工作流拓扑特征的隐私保护方法，构建基于拓扑结构的分层模型，有效提取工作流拓扑结构的特征，结合隐私保护强度及保持拓扑特征的要求，应用拓扑损失函数度量实现对工作流结构隐私的k-度匿名保护，在实现工作流满足k-度匿名隐私保护要求的同时，有效维持工作流拓扑特征。

本发明采用如下的技术方案。

一种保持工作流拓扑特征的隐私保护方法的步骤如下：

步骤1，输入需隐私保护的工作流图G及隐私保护强度k；

步骤2，对工作流图G进行拓扑排序，构建工作流图G的分层模型HM并提取分层序列H；

步骤3，根据分层序列H，构建与工作流图G的拓扑特征一致的最小拓扑子图G_s；

步骤4，构建匿名操作对工作流图G造成的拓扑损失度量函数，满足如下关系式：