[发明专利]一种基于匹配和差分隐私保护的频谱双边拍卖方法

说明书

本发明公开了一种基于匹配和差分隐私保护的频谱双边拍卖方法，基于差分隐私保护，在参与频谱拍卖的卖家和买家上传的投标价格中加入符合几何分布的噪声，从而保护投标价格的隐私性，根据拍卖中间商获取的加入噪声的投标价格，采用匹配的方法来确定拍卖获胜的卖家和买家，并且将拍卖获胜的卖家所拥有的频谱分配给获胜的买家。本发明的优势在于：差分隐私保护较已有的加密算法，能更简单有效的保护拍卖买家和卖家的隐私信息，并且降低算法的复杂度，提高整个拍卖过程的效率，具有实际可行性；相比现有的频谱拍卖算法，差分有隐私保护能够在保护卖家和买家投标信息的隐私的前提下，高效地完成频谱双边拍卖。

技术领域

本发明属于网络通信领域，具体地说是提出了一种基于匹配和差分隐私保护的频谱双边拍卖方法，用以保护拍卖参与者的投标信息的隐私。

背景技术

双边拍卖方法广泛用于当前的频谱交易，而在现有的双边拍卖设计中，通常将需求相同频谱的买家进行分组，并形成一个超级买家，然后每个超级买家进行出价。因此，双边拍卖被转变为多个单一卖家-超级买家的拍卖过程。这可能导致拍卖不真实，因为买家可以操纵他们的出价以减少他们在超级买家出价中的份额，同时该超级买家也赢得拍卖。另一方面，现有的频谱拍卖方法要求每个参与者上传其真实投标价格，而一旦上传了参与者的真实投标价格，其他参与者可以根据拍卖结果推断出参与者的估值。然而，大多数现有的频谱拍卖机制不考虑隐私保护拍卖或仅仅关注单边拍卖中的投标隐私。然而，很少研究如何设计隐私保护双边拍卖方法。以前，加密是设计隐私保护方法的主要工具，但它经常会产生很高的计算和通信开销，并且加密机制的性能可能会受到很大影响。

差分隐私是当今隐私保护领域的研究热点。差分隐私保护的概念，旨在提供有关数据库的极其准确的信息，同时确保非常高的隐私水平。直观地，差分隐私使得可以从私人统计数据库收集和共享聚合信息，同时保持个人用户的数据完全私密。因此，当利用差分隐私时，几乎没有人能够对参与者的出价做出准确的推断，同时防止一些外部观察者或攻击者学习参与者的特定信息。所有，设计基于匹配和差分隐私保护的频谱双边拍卖方法有利于提高频谱分配的效率与真实性，并且保护参与者的投标信息的隐私。

发明内容

本发明针对大多数现有的频谱拍卖机制不考虑隐私保护拍卖或仅仅关注单边拍卖中的投标隐私的问题，提出了一种基于匹配和差分隐私保护的频谱双边拍卖方法。

本发明的技术方案是：

一种基于匹配和差分隐私保护的频谱双边拍卖方法，该方法包括以下步骤：

S1：买家和卖家分别对频谱进行出价，然后在投标价格中加入符合几何分布的噪声，再将有噪声的投标价格上传至拍卖中间商；

S2：拍卖中间商收到买家和卖家上传的投标价格后，先对投标价格进行解密，然后确定拍卖的清算价格，最后确定获胜的买家和卖家；

S3：拍卖中间商根据获胜的买家之间构成的冲突图和偏好，将获胜的卖家所拥有的频谱分配给获胜的买家。

进一步地，一种基于匹配和差分隐私保护的频谱双边拍卖方法，所述的步骤S1具体为：

S101：每个卖家增加一个符合几何Geom(α)分布的噪声其中i＝1，2，3，...m，m表示卖家的个数。表示卖家s_i的投标价格加入噪声之后的投标价格，每个买家增加一个符合几何Geom(α)分布的噪声其中j＝1，2，3，...n，n表示买家的个数。表示买家r_j的投标价格加入噪声之后的投标价格，