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case04(再構築デモ): 弱点の評価 — 3/7

攻撃の設計に入る前の下ごしらえ。「なぜ集計統計が個票を漏らすのか」を、統計の種類量・精度の面から評価します。用語は 用語集 を参照。

見るポイント

  • 統計は個票についての方程式: 「女性は4人」「黒人の平均年齢は48.5」——こうした1文が、個票(誰が何歳・何属性か)についての制約(方程式)になります。
  • 量と精度: 制約が多いほど、また各制約が正確(丸めが粗くない)ほど、それらを同時に満たす個票の組合せが減り、やがて1通りに絞られます(再構築定理)。
  • 統計の種類: 人数(線形)だけでなく、平均(合計=平均×人数)も線形の情報。中央値は順序の情報。種類が増えるほど制約が強くなります。
  • 秘匿(セル抑制)の限界: 一部の行を伏せても、残りの行がそのまま制約として効きます。伏せた行の情報が他の行から間接的に定まることも多く、抑制だけでは復元を止められません。

この事例で効く弱点

再構築を許す要因

要因具体的な状態なぜ危険か
① 多数の正確な統計7人という小集団に対し、人数・中央値・平均を多グループぶん公表(有効な制約が7行)。制約が個票の自由度を上回り、解が一意に絞られる。
② 中央値・平均を含む人数だけでなく平均(合計)と中央値(順序)を公表。年齢という連続値まで方程式で縛れる。丸めても区間が狭ければ1点に決まる。
③ 秘匿だけに頼る14行中7行を伏せれば安全と考えた。残る7行が制約として効き、伏せても一意に決まる。抑制は再構築を止めない。

丸めがあっても縛れる — 平均36.7の例

公表の平均は小数第1位に丸められています。だから合計は1点ではなく区間になりますが、区間が狭ければ整数の合計は1つに決まることがあります。

  • 黒人女性は「3人・平均36.7」。真の合計は (36.7−0.05)×3 = 109.95 以上 (36.7+0.05)×3 = 110.25 以下。
  • 年齢の合計は整数なので、110 の一択。丸めても、こうして強い制約になります。

中央値は『順序』の情報

平均は「合計」を教えるので足し算(線形)で書けますが、中央値は真ん中の人の値=順序の情報です。人を年齢順に並べると、「この集団の k 番目の人の年齢」を指せるようになり、中央値を制約として書けます(詳細は 攻撃の仕様)。

各統計の役割(再構築での効き方)

統計 個票への意味 再構築での役割
人数 そのグループに属する人数 属性の割り当てを縛る(該当者数の制約)
平均 グループの年齢の合計(÷人数) 年齢の合計を区間で縛る(丸めで狭まる)
中央値 グループの真ん中の人の年齢 順序に沿って特定の人の年齢を縛る
秘匿された行 (制約なし) 伏せても、他の行が個票を定めてしまう

→ この評価をもとに、次の 攻撃の設計 で「統計を制約に翻訳し、全解を数え尽くす」手順を組み立てます。