Novel frequent itemset hiding techniques and their evaluation

• Main Author: Καγκλής, Βασίλειος
• Other Authors: Τσακαλίδης, Αθανάσιος
• Language: en
• Published: 2015
• Subjects: Privacy preserving data mining; Knowledge hiding; Frequent itemset hiding; Transactional databases; 005.8; Προστασία ιδιωτικότητας εξόρυξης δεδομένων; Απόκρυψη γνώσης; Απόκρυψη συχνών στοιχειοσυνόλων; Συναλλαγματικές βάσεις δεδομένων
• Online Access: http://hdl.handle.net/10889/8746

Advances in data collection and data storage technologies have given way to the establishment of transactional databases among companies and organizations, as they allow enormous volumes of data to be stored efficiently. Most of the times, these vast amounts of data cannot be used as they are. A data processing should first take place, so as to extract the useful knowledge. After the useful knowledge is mined, it can be used in several ways depending on the nature of the data. Quite often, companies and organizations are willing to share data for the sake of mutual benefit. However, these benefits come with several risks, as problems with privacy might arise, as a result of this sharing. Sensitive data, along with sensitive knowledge inferred from these data, must be protected from unintentional exposure to unauthorized parties. One form of the inferred knowledge is frequent patterns, which are discovered during the process of mining the frequent itemsets from transactional databases. The problem of protecting such patterns is known as the frequent itemset hiding problem. In this thesis, we review several techniques for protecting sensitive frequent patterns in the form of frequent itemsets. After presenting a wide variety of techniques in detail, we propose a novel approach towards solving this problem. The proposed method is an approach that combines heuristics with linear-programming. We evaluate the proposed method on real datasets. For the evaluation, a number of performance metrics are presented. Finally, we compare the results of the newly proposed method with those of other state-of-the-art approaches. === Η ραγδαία εξέλιξη των τεχνολογιών συλλογής και αποθήκευσης δεδομένων οδήγησε στην καθιέρωση των βάσεων δεδομένων συναλλαγών σε οργανισμούς και εταιρείες, καθώς επιτρέπουν την αποδοτική αποθήκευση τεράστιου όγκου δεδομένων. Τις περισσότερες φορές όμως, αυτός ο τεράστιος όγκος δεδομένων δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως έχει. Μια πρώτη επεξεργασία των δεδομένων πρέπει να γίνει, ώστε να εξαχθεί η χρήσιμη πληροφορία. Ανάλογα με τη φύση των δεδομένων, αυτή η χρήσιμη πληροφορία μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη συνέχεια αναλόγως. Αρκετά συχνά, οι εταιρείες και οι οργανισμοί είναι πρόθυμοι να μοιραστούν τα δεδομένα μεταξύ τους με στόχο το κοινό τους όφελος. Ωστόσο, αυτά τα οφέλη συνοδεύονται με διάφορους κινδύνους, καθώς ενδέχεται να προκύψουν προβλήματα ιδιωτικής φύσης, ως αποτέλεσμα αυτής της κοινής χρήσης των δεδομένων. Ευαίσθητα δεδομένα, μαζί με την ευαίσθητη γνώση που μπορεί να προκύψει από αυτά, πρέπει να προστατευτούν από την ακούσια έκθεση σε μη εξουσιοδοτημένους τρίτους. Μια μορφή της εξαχθείσας γνώσης είναι τα συχνά μοτίβα, που ανακαλύφθηκαν κατά την εξόρυξη συχνών στοιχειοσυνόλων από βάσεις δεδομένων συναλλαγών. Το πρόβλημα της προστασίας συχνών μοτίβων τέτοιας μορφής είναι γνωστό ως το πρόβλημα απόκρυψης συχνών στοιχειοσυνόλων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, εξετάζουμε διάφορες τεχνικές για την προστασία ευαίσθητων συχνών μοτίβων, υπό τη μορφή συχνών στοιχειοσυνόλων. Αφού παρουσιάσουμε λεπτομερώς μια ευρεία ποικιλία τεχνικών απόκρυψης, προτείνουμε μια νέα προσέγγιση για την επίλυση αυτού του προβλήματος. Η προτεινόμενη μέθοδος είναι μια προσέγγιση που συνδυάζει ευρετικές μεθόδους με γραμμικό προγραμματισμό. Για την αξιολόγηση της προτεινόμενης μεθόδου χρησιμοποιούμε πραγματικά δεδομένα. Για τον σκοπό αυτό, παρουσιάζουμε επίσης και μια σειρά από μετρικές αξιολόγησης. Τέλος, συγκρίνουμε τα αποτελέσματα της νέας προτεινόμενης μεθόδου με άλλες κορυφαίες προσεγγίσεις.