ProTECting: garantindo a privacidade de dados gerados em casas inteligentes localmente na borda da rede

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Vidal, Israel de Castro
Orientador(a): Machado, Javam de Castro
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/56749
Resumo: With the growth of the Internet of Things (IoT) and Smart Homes, there is an ever-growing amount of data coming from within people’s houses. These data are valuable for analysis and to discover patterns in order to improve services and produce resources more efficiently, e.g., using smart meter data to generate energy with less waste. Despite their high value for analysis, these data are intrinsically private and should be treated carefully. IoT data are fundamentally infinite, and this property makes it even more challenging to apply conventional models to achieve privacy. In this work, we propose a locally differentially private solution to estimate frequencies of values in the context of Smart Home data. Our solution is divided into two different strategies, the first one being based on the concept of sliding window, and guaranteeing differential privacy for a defined number of reports. The second strategy uses two rounds of randomization and works even for an infinite number of reports while focusing on getting better utility than the baseline. Concerning specific results of comparison with baseline, the double randomization strategy was able to achieve a reduction of at least 35% in Erro Quadrático Médio (EQM). As for Jensen-Shannon Distance / Distância de Jensen-Shannon (JSD), the other metric used to quantify the utility in this work, the minimum average reduction was approximately 17%.
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In this work, we propose a locally differentially private solution to estimate frequencies of values in the context of Smart Home data. Our solution is divided into two different strategies, the first one being based on the concept of sliding window, and guaranteeing differential privacy for a defined number of reports. The second strategy uses two rounds of randomization and works even for an infinite number of reports while focusing on getting better utility than the baseline. Concerning specific results of comparison with baseline, the double randomization strategy was able to achieve a reduction of at least 35% in Erro Quadrático Médio (EQM). As for Jensen-Shannon Distance / Distância de Jensen-Shannon (JSD), the other metric used to quantify the utility in this work, the minimum average reduction was approximately 17%.Com o crescimento da Internet das Coisas (IoT) e casas inteligentes, há uma quantidade crescente de dados provenientes das casas das pessoas. Esses dados são valiosos para análise e descoberta de padrões, a fim de melhorar serviços e produzir recursos com mais eficiência, por exemplo, usando dados de medidores inteligentes para gerar energia com menos desperdício. Apesar de seu alto valor para análise, esses dados são intrinsecamente privados e devem ser tratados com cuidado. Os dados de IoT são fundamentalmente infinitos, e essa propriedade torna ainda mais desafiador aplicar modelos convencionais para obter privacidade. Neste trabalho, propomos uma solução baseada em Privacidade Diferencial Local para estimar frequências de valores no contexto de dados de casas inteligentes. Nossa solução é dividida em duas estratégias diferentes, sendo a primeira baseada no conceito de janela deslizante, garantindo privacidade diferencial para um número definido de respostas. A segunda estratégia utiliza duas rodadas de randomização e funciona mesmo para um número infinito de respostas, ao mesmo tempo em que foca em obter uma melhor utilidade do que o baseline. No que diz respeito à resultados específicos de comparação com o baseline, a estratégia de dupla randomização foi capaz de obter uma redução de pelo menos 35% no Erro Quadrático Médio (EQM). Quanto à Jensen-Shannon Distance / Distância de Jensen-Shannon (JSD), a outra métrica utilizada para quantificar a utilidade neste trabalho, a redução média mínima foi de, aproximadamente, 17%.Privacidade diferencialCasas inteligentesStreaming de dadosProTECting: garantindo a privacidade de dados gerados em casas inteligentes localmente na borda da redeProTECting: guaranteeing the privacy of data generated in smart homes locally at the edge of the networkinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81893http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/56749/2/license.txt4d8f4e989fd8622bc24a719aca4d64ceMD52ORIGINAL2020_dis_icvidal.pdf2020_dis_icvidal.pdfapplication/pdf1980192http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/56749/1/2020_dis_icvidal.pdf67dcf4879a892ad22f25bea8150fc7a6MD51riufc/567492021-02-24 15:47:13.83oai:repositorio.ufc.br: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ório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2021-02-24T18:47:13Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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