[發明專利]小小區頻譜拍賣的用戶隱私保護機制構建方法

在審

• 申請號: 201710172343.X
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106937279A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 趙峰;唐清清;陳宏濱
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H04W12/02
• 分類號: H04W12/02;H04W12/04;H04W16/10;H04W16/22;H04W72/04
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司45112
• 代理人: 周雯

技術領域

本發明涉及移動通信技術領域，具體涉及一種小小區頻譜拍賣的用戶隱私保護機制構建方法。

技術背景

小小區網絡技術被認為是一種解決當前移動數據流量爆炸式增長的手段之一，也是移動通信技術演進及下一代移動通信網絡的關鍵技術之一。小小區是一種低功率的無線接入節點可以覆蓋10米到200米的范圍。如今運營商均開始使用小小區來擴展覆蓋范圍和提升網絡容量，尤其是用在諸如商業中心或者學校區域等通信數據流量大的繁忙地區進行分流。

頻譜拍賣作為一種有效的頻譜資源分配方式，通過拍賣，將頻譜資源分配給拍賣中報價最高的用戶，該用戶的最高報價反映了用戶本身所具有的經濟實力以及經濟地位。因此，頻譜資源分配給該用戶能夠創造更大的經濟利潤，從而保證了頻譜資源的最大使用效率。頻譜拍賣是近年來新興起的理論，將具有頻譜需求的小小區看作經濟學中的買家，擁有頻帶授權的宏基站作為賣家的拍賣行為。當小小區中的移動終端需要使用頻段時，通過拍賣獲得授權頻帶的使用權。采用頻譜拍賣機制可以有效優化分配頻譜資源的使用效率，同時為宏基站提供收益，提升其共享頻譜資源的積極性。

盡管研究動態頻譜拍賣算法機制的文章已有不少，但是針對頻譜拍賣安全問題的研究卻沒有受到人們的足夠重視。作為一種涉及到用戶錢財交易的應用，動態頻譜拍賣機制本身的安全問題對協議的普及極為重要，安全機制的疏漏不僅會對拍賣的公平性造成影響，還可能對用戶的人身財產造成傷害。具體來說，如果錢款交易的通信不受保護，用戶的賬戶和密碼就會有被盜竊的危險；如果沒有良好的用戶驗證機制，惡意用戶就可以很容易地侵入到系統中，對其他合法用戶造成威脅；惡意用戶也可以通過偽造數據包等手段對其他用戶和拍賣方進行欺騙，為自己帶來違反的收益。除此之外，如果用戶和拍賣方之間的通信不受到加密和保護，用戶的隱私信息很可能遭到泄露，進一步威脅到用戶的人身財產安全。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是如何加強小小區頻譜拍賣過程中對用戶的隱私信息的保護。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是一種小小區頻譜拍賣的用戶隱私保護機制構建方法，包括有以下步驟：

步驟1：建立一個小小區頻譜拍賣的系統模型，以授權用戶作為賣方擁有M個授權頻帶，記為α={1，2，…，M}，存在N個小小區作為買方集合，記為β={1，2，…，N}，拍賣開始時，拍賣方公布M個授權頻帶的拍賣信息；

步驟2：準備拍賣階段，將每個用戶的干擾域都視為邊長為的正方形，正方形的中心是用戶所在的節點，每個用戶的地理位置表示為二元坐標假設所有的位置信息坐標都是非負整數，考慮到隱藏節點問題，用戶和用戶的通信會互相干擾當且僅當且；

步驟3：每個從用戶計算出自己位置坐標分量的前綴家庭集合 和同時將干擾域區間和轉換為前綴集合 和；

步驟4：每個從用戶將所有的前綴集合數值化，其求出， ，，；

步驟5：使用密鑰，所有的競標者將自己已經數值化了的前綴集合用HMAC進行加密，將復合函數表示為，競標者計算出，，，的值，并將它們提交給拍賣方；

步驟6：拍賣方利用下面兩個條件檢驗任意兩個不同用戶和之間是否存在干擾：

如果上式兩個條件同時成立，則且，拍賣方就能得出結論：用戶和相互干擾，兩者不能同時使用同一個信道，因此生成一個的干擾矩陣：

式中為干擾矩陣，則表示第i個小小區和第j個小小區相互之間的干擾情況；

其中當，則表示第i個小小區和第j個小小區相互之間存在干擾，不能同時使用同一頻帶，反之，則表示小小區之間無干擾；

步驟7：假設競標價格存在最大上限，且將這個值表示為，在拍賣機制的初始階段，可信第三方TTP會產生兩個加密密鑰和，并將它們分發給每個從用戶，密鑰是用戶運行HMAC加密算法使用的密鑰，而是可信第三方的對稱密鑰，密鑰對除了次級用戶和可信第三方外的含拍賣方在內的其他機構保密；

步驟8：每個次級用戶首先將自己的所有競標價格，以及對應的上限區間進行前綴轉換，并使用密鑰進行HMAC加密，得到以及，然后將這些加密數據和用密鑰加密的競標價格一起提交給拍賣方；

步驟9：拍賣方集齊了所有次級用戶的競價信息后，嘗試找出每組競標價格中的最大值，此價格對于組內其他任意競價都滿足下述條件：