$f$-DP has recently been proposed as a generalization of differential privacy allowing a lossless analysis of composition, post-processing, and privacy amplification via subsampling. In the setting of $f$-DP, we propose the concept of a canonical noise distribution (CND), the first mechanism designed for an arbitrary $f$-DP guarantee. The notion of CND captures whether an additive privacy mechanism perfectly matches the privacy guarantee of a given $f$. We prove that a CND exists for any $f$-DP guarantee, and give a construction that produces a CND for any $f$. We show that private hypothesis tests are intimately related to CNDs, allowing for the release of private $p$-values at no additional privacy cost as well as the construction of uniformly most powerful (UMP) tests for binary data, within the general $f$-DP framework. We apply our techniques to the problem of difference of proportions testing, and construct a UMP unbiased (UMPU) "semi-private" test which upper bounds the performance of any $f$-DP test. Using this as a benchmark we propose a private test, based on the inversion of characteristic functions, which allows for optimal inference for the two population parameters and is nearly as powerful as the semi-private UMPU. When specialized to the case of $(\epsilon,0)$-DP, we show empirically that our proposed test is more powerful than any $(\epsilon/\sqrt 2)$-DP test and has more accurate type I errors than the classic normal approximation test.


翻译:最近有人提议,将美元-DP作为差异隐私的概括性,以便通过抽样抽样对构成、后处理和隐私的扩大进行无损分析。在设定美元-DP时,我们提议采用“卡通噪音分配”的概念,这是专为美元-DP保障设计的首个机制。CND的概念反映了添加式隐私机制是否完全符合给定美元隐私的保障。我们证明,CND存在任何美元-DP保障的CND,并且为任何美元-DP测试制作了CND。我们表明,私人假设测试与CND密切相关,允许以不增加的隐私成本释放私人美元-美元-美元价值,以及在一般美元-DP框架内为统一最有力的二元数据建立最强的(UMP)测试。我们用我们的技术来应对比例测试的差别问题,在任何美元-DP保证的正常(UMP-PU)“半-私人”测试中,任何美元-DP测试的性能都比任何美元-美元-美元检验高。我们用这一测试的准确性测试类型,我们用它来作为个人测试的最强的测试标准,我们用最强的参数来作为衡量标准。

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