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1枚チートシート(case04 再構築デモ)

出典と位置づけ: 米国センサス局の解説(Garfinkel ほか 2019, CACM)を参考に作成した仮想のデモ。数値は論文の架空ブロック(7人)。以下の「法律」は、もし日本の制度に当てはめたらという仮定の説明です。

配布・印刷について

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先に知っておく4語

  • 集計統計: 人数・平均・中央値など、複数人をまとめた数字。個票ではない。
  • データベース再構築攻撃: 公表された集計統計だけから、元の個票を復元する攻撃。
  • 再構築定理: 多数の正確な統計を公表すると、それらを満たす個票が一意に定まる、という考え方。
  • 差分プライバシー: 統計に数学的に制御されたノイズを加え、個票の復元を防ぐ手法(米国2020年国勢調査が採用)。
  • その他の語は 用語集 に。

事例のあらすじ

統計機関が、住民7人の地区について集計統計だけ(人数・中央値・平均をグループ別に)公表。 「人数の少ない欄は伏せれば安全」と14行中7行を秘匿。しかし攻撃者は公表統計だけから7人全員の個票を一意に復元した。

公開データと隠れた個票

データ 内容 公開範囲
published_statistics(公表統計表) 表番号 / グループ / 人数 / 中央値 / 平均(14行・7行は秘匿) 一般公開
residents(個票) 住民ID / 年齢 / 性別 / 人種 / 配偶関係(7人) 非公開

攻撃の早見表

段階 やること
① 変数を用意 総人口=7人ぶんの未知数(年齢・性別・人種・配偶)+昇順で対称性除去
② 統計を制約に 人数=該当者数/平均=合計の区間(丸めで狭まる)/中央値=順序統計量
③ 全解列挙 CP-SAT で全解を数え尽くし、一意かを判定

結果(合成データ)

7行の制約だけで解は1通り、真の個票と全一致8FBS 18MWS 24FWS 30MWM 36FBM 66FBM 84MBM秘匿した7行が無くても一意に決まる(セル抑制は再構築を止めない)。

安易な統計公表が危険な2つの理由

  • 技術: 多数・高精度の統計は個票の方程式になり、連立すると個票が定まる。秘匿だけでは防げない。
  • 法律: 「統計だから個人情報ではない」と安易に大量公表すると、再構築で個人が特定されうる。

対策(弱点の裏返し)

  1. 差分プライバシー(統計にノイズを加える)で解を一意に絞れなくする。
  2. 公表する統計の量・精度を絞る(小集団の統計は特に慎重に)。
  3. 秘匿だけに頼らない。匿名加工の基準(case02)や再構築耐性を目的に応じて設計。

覚えておく3点

  1. 統計にすれば安全、ではない。多数・正確な統計は個票を一意に定める(再構築定理)。
  2. セルの秘匿は再構築を止めない。7行伏せても一意に決まった。
  3. 法令・委員会規則とその実装例を把握し、正しく理解して運用する。技術対策(差分プライバシー)と制度上の位置づけを揃える。

用語は 用語集、詳しい理由は ① 全体概要、実行は ② Colab、結果は ③ 結果