[發(fā)明專利]基于路網(wǎng)預(yù)測的長時請求位置隱私保護方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410126020.3
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103957501B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王祥;裴慶祺;姜炎;趙大為
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W12/02
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 田文英,王品華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進一步涉及信息安全技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于路網(wǎng)預(yù)測的長時請求位置隱私保護方法。本發(fā)明可以動態(tài)預(yù)測用戶之后的位置從而得到更小的匿名區(qū)域，在保護用戶位置隱私不被泄露的基礎(chǔ)上為用戶提高了服務(wù)質(zhì)量。本發(fā)明可用于基于位置的服務(wù)系統(tǒng)的位置隱私保護和服務(wù)優(yōu)化。

背景技術(shù)

隨著移動網(wǎng)絡(luò)以及云計算的飛速發(fā)展，可以利用用戶的位置信息對用戶進行相關(guān)的服務(wù)，即基于位置的服務(wù)（LBS）已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。在一次LBS請求中，用戶必須上傳自己準確的位置，有可能造成自己隱私的泄露。為了解決LBS中的位置隱私泄露問題，通常使用假名或者K-匿名機制，即尋找最近的K個用戶形成匿名區(qū)域來保護位置隱私。

西安電子科技大學(xué)提出的專利申請“基于動態(tài)假名的位置隱私保護方法”（申請?zhí)朇N201310647713.2，申請公布號CN103618995A）公開了一種基于動態(tài)假名的位置隱私保護方法，具體步驟是：建立由用戶、可信機構(gòu)、服務(wù)運營商組成的通信系統(tǒng)；可信機構(gòu)初始化系統(tǒng)；用戶向可信機構(gòu)在線注冊，獲得公私鑰；可信機構(gòu)定期為用戶更新假名及假名證書；用戶使用動態(tài)假名向服務(wù)運營商請求位置服務(wù)；服務(wù)運營商為合法用戶提供服務(wù)數(shù)據(jù)，請求可信機構(gòu)撤銷惡意用戶；合法用戶獲得位置服務(wù)數(shù)據(jù)。該專利申請存在的不足是：頻繁地為用戶更換假名及假名證書帶來很大的服務(wù)花費；且此方法容易遭到連續(xù)查詢攻擊，從而判定出用戶對應(yīng)的假名。

北京航空航天大學(xué)提出的專利申請“一種面向路網(wǎng)的查詢感知的位置隱私保護系統(tǒng)”（申請?zhí)朇N201210392761.7，申請公布號CN102970652A）公開了屬于位置服務(wù)中的一種面向路網(wǎng)的查詢感知的位置隱私保護系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過移動用戶提出匿名請求；匿名服務(wù)器中的匿名模塊對請求進行匿名，產(chǎn)生匿名路段集合，然后把匿名路段集合以及與之對應(yīng)的查詢集合發(fā)送給位置服務(wù)器。位置服務(wù)器處理請求并把查詢的候選結(jié)果集合發(fā)送給匿名服務(wù)器，匿名服務(wù)器的查詢處理模塊對收到的候選結(jié)果集合進行過濾，并且把過濾后最終結(jié)果發(fā)送給相應(yīng)的用戶。該專利申請存在的不足是：路段組成的匿名區(qū)域只是基本滿足用戶需求的區(qū)域，不能提供高的服務(wù)質(zhì)量，而且隨著匿名需求的增大，服務(wù)的精確性也越來越低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于路網(wǎng)預(yù)測的長時請求位置隱私保護方法。本發(fā)明采用動態(tài)預(yù)測的方法，在路網(wǎng)上預(yù)測用戶位置的基礎(chǔ)上，動態(tài)預(yù)測未來可用的匿名區(qū)域，求出最優(yōu)匿名時刻，既保證了用戶隱私不泄露，也提供了更好的服務(wù)質(zhì)量。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體步驟包括如下：

（1）建立道路網(wǎng)模型：

（1a）輸入路網(wǎng)預(yù)測服務(wù)地區(qū)的道路數(shù)據(jù)，將輸入的道路數(shù)據(jù)存貯于匿名服務(wù)器中；

（1b）統(tǒng)計一萬個用戶，在路網(wǎng)中通過同一個路口后選擇不同方向通行的用戶數(shù)，計算該路口不同方向的轉(zhuǎn)移概率，得到轉(zhuǎn)移概率矩陣，依此逐個得到所有路口的轉(zhuǎn)移概率矩陣。

（2）目標用戶發(fā)送請求：

（2a）目標用戶給匿名服務(wù)器發(fā)送位置信息、請求內(nèi)容、匿名需求和回執(zhí)時限；

（2b）對回執(zhí)時限，以1分鐘的間隔等分為n個時刻。

（3）計算初始匿名面積：

（3a）提取當(dāng)前時刻目標用戶以及該目標用戶周圍用戶的位置信息；

（3b）匿名服務(wù)器在路網(wǎng)上初始化一個矩形區(qū)域，作為匿名用戶群；

（3c）將目標用戶和離該目標用戶最近的一個用戶加入匿名用戶群，按照匿名用戶群面積公式，計算匿名用戶群面積；

（3d）判斷匿名用戶群的用戶數(shù)量是否滿足匿名需求，若是，執(zhí)行步驟（3f）；否則，執(zhí)行步驟（3e）；

（3e）將使匿名用戶群面積增加最小的用戶，加入到匿名用戶群中，更新匿名用戶群，每次增加一個用戶，直至匿名群滿足匿名需求；

（3f）按照匿名用戶群面積公式，計算匿名用戶群面積，將獲得的匿名用戶群面積作為初始匿名面積，存儲于匿名服務(wù)器中。

（4）預(yù)測最優(yōu)時刻：

（4a）采用位置預(yù)測方法，預(yù)測下一時刻所有用戶的位置信息；

（4b）匿名服務(wù)器在路網(wǎng)上初始化一個新的矩形區(qū)域，作為預(yù)測匿名群；

（4c）將目標用戶和離該目標用戶最近的一個用戶加入預(yù)測匿名群，按照預(yù)測匿名群概率公式，計算預(yù)測匿名群的概率；

（4d）按照下式，計算預(yù)測匿名群周圍待加入用戶的效用值：