Privacy-Preserving Data Aggregation for Mobile Crowdsensing With Externality: An Auction Approach

拥挤感测 计算机科学 数据聚合器 新闻聚合器 信息隐私 众包 激励 计算机安全 无线传感器网络 计算机网络 经济 操作系统 万维网 微观经济学
作者
Mengyuan Zhang,Lei Yang,Shibo He,Ming Li,Junshan Zhang
出处
期刊:IEEE ACM Transactions on Networking [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:29 (3): 1046-1059 被引量:59
标识
DOI:10.1109/tnet.2021.3056490
摘要

We develop an auction framework for privacy-preserving data aggregation in mobile crowdsensing, where the platform plays the role as an auctioneer to recruit workers for sensing tasks. The workers are allowed to report noisy versions of their data for privacy protection; and the platform selects workers by taking into account their sensing capabilities to ensure the accuracy level of the aggregated result. Observe that when moving the control of data privacy from the data aggregator to the workers, the data aggregator has limited market power in the sense that it can only partially control the noise by judiciously choosing a subset of workers based on workers' privacy preferences. This introduces externalities because the privacy of each worker depends on the total noise in the aggregated result that in turn relies on which workers are selected. Specifically, we first consider a privacy-passive scenario where workers participate if their privacy loss can be adequately compensated by the rewards. We explicitly characterize the externalities and the hidden monotonicity property of the problem, making it possible to design a truthful, individually rational and computationally efficient incentive mechanism. We then extend the results to a privacy-proactive scenario where workers have individual requirements for their perceivable data privacy levels. Our proposed mechanisms for both scenarios can select a subset of workers to (nearly) minimize the cost of purchasing their private sensing data subject to the accuracy requirement of the aggregated result. We validate the proposed scheme through theoretical analysis as well as extensive simulations.

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