[發明專利]基于安全且具備隱私保護的激勵方法及實時地圖更新系統

有效

• 申請號: 201910867488.0
• 申請日: 2019-09-13
• 公開（公告）號: CN110677395B9
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 賴成喆;張敏;杜陽陽;丁煜涵;門嘉衛;類誠至
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L9/32;G06Q30/08;G06Q20/38;G06F21/62
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種安全且具備隱私保護的激勵方法，其特征在于，所述安全且具備隱私保護的激勵方法包括以下步驟：

步驟一，利用基于RSA部分盲簽名技術的假名管理機制實現假名認證、頒發假名證書和身份追蹤及信譽更新；

步驟二，在反向拍賣階段中地圖服務平臺預算和用戶能力有限的情況下，運用反向拍賣的數學模型和RA算法實現雙方的反向拍賣；

步驟三，利用基于區塊鏈技術的支付系統確保獎勵的安全分發；

所述步驟一的利用基于RSA部分盲簽名技術的假名管理機制實現假名認證、頒發假名證書和身份追蹤及信譽更新具體包括：

(1)假名認證：

1)用戶在申請假名認證之前，首先向認證中心CA注冊，CA通過查詢自己維護的用戶信譽賬戶，判斷是否接受注冊，而判斷的標準由應用場景的安全要求決定；

2)如果要求用戶不能有任何不誠信的表現，用戶有信譽減分，CA拒絕其注冊請求；如果允許減分，在允許范圍內進行是否接受注冊的判定；

3)注冊后，用戶產生假名，并實名向CA請求對這個假名進行認證；利用基于RSA的部分盲簽名技術，認證中心只知道用戶的真名RID而不知道用戶的假名PID；

(2)頒發假名證書：

1)用戶得到CA認證后將假名與對應的認證一起發送給假名認證中心PCA；

2)PCA收到CA對此假名的認證后，檢驗該簽名是否合法；若合法，則對用戶發放針對假名的假名證書；

3)在通信過程中，用戶將假名連同假名證書一起發送給地圖服務平臺MSP，MSP驗證假名證書合法之后再接受與該用戶進行通信；

(3)基于區塊鏈的信用管理系統來實現身份追蹤及信譽更新；

1)追蹤中心TM從MSP接收到信譽更新請求消息，在經過調查后，若確認消息屬實，則直接從假名中獲得用戶真實身份，并通知CA對該用戶的信譽賬戶進行更新；

2)CA計算用戶新的信譽值，將用戶新的聲譽值打包成一個區塊；每個CA通過挖礦將它們的區塊添加到可信區塊鏈中；所有CA通過共識機制共同維護可信區塊鏈；

所述假名認證具體包括：用戶使用K_CA-V對用戶真實身份RID和假名數量N進行加密，并對其進行簽名，將及假名注冊請求消息發送給CA；CA收到后，使用用戶公鑰Pub_v驗證簽名的有效性，并確定RID是否有效；若無效則拒絕注冊請求；若有效則CA將向用戶發送批準消息；用戶收到批準消息后和CA協商得到消息Info_vc，協商消息中包含過期日期和其他可選項；

CA驗證Info_vc后，選取隨機數計算CA將y發送給用戶，用戶收到y后，針對第i個假名，隨機選取隨機數和盲因子用戶構造假名計算盲消息將α_i發送給CA，CA接收到后，計算盲簽名并將x,t_i發送給用戶；用戶計算c_i＝u_ixmodn，其中x是CA決定的，u_i是用戶決定的；用戶通過計算去除盲簽名t_i中的盲因子r，得到CA對PID_i的簽名(s_i,c_i,Info_vc)，用戶通過驗證此簽名；若合法則用戶將得到CA對假名的簽名；若非法則重新開始執行；經過N次交互后，用戶可以得到N個假名的簽名(s_i,c_i,Info_vc)_1≤i≤N；

所述頒發假名證書具體包括：用戶收到CA的簽名后，將(s_i,c_i,Info_vc)_1≤i≤N和PID_i發送給PCA；PCA驗證(s_i,c_i,Info_vc)_1≤i≤N是否合法；若合法，證明該假名已得到CA的認證且未被篡改，發放假名證書用戶收到假名證書后，驗證其是否有效；若驗證無效，則重新進行本階段的通信過程；若通過，則表示假名已由PCA認證，在通信中使用；

所述身份追蹤及信譽更新具體包括：TM從MSP接收到信譽更新請求消息其中credit^*為MSP懲罰或獎勵用戶的信譽值，t^*為當前時間；TM在驗證MSP簽名及調查用戶的行為惡意或善意后，使用Pri_TM對進行解密，得到隨機數u_i，得到RID；最后，TM將用戶的RID和發送給CA，CA驗證MSP的簽名，驗證通過后，計算用戶新的信譽值；CA將用戶新的聲譽值打包成一個區塊，然后每個CA通過挖礦將它們的區塊添加到可信區塊鏈中；所有CA通過共識機制共同維護可信區塊鏈；

所述步驟二在反向拍賣階段中地圖服務平臺預算和用戶能力有限的情況下，運用反向拍賣的數學模型和RA算法實現雙方的反向拍賣具體包括：

(1)數學模型，定義反向拍賣、用戶的收益、服務商的收益和數據可信度的含義；

(2)反向拍賣算法，用戶集合V，給出用戶集合V上的反向拍賣的詳細算法；在向拍賣算法中，使用集合V上用戶拍賣時的用戶報價b、地圖服務平臺的預算R和數據可信度U作為算法的輸入，輸出為地圖服務平臺給所有用戶的獎勵f和所有用戶需要收集的數據量d；

所述反向拍賣算法包括以下步驟：

步驟一，地圖服務平臺將用戶集合V隨機地劃分成兩個用戶子集T和W，并將預算平均分配到兩個子集中，然后所有用戶提交報價；

步驟二，使用OOA算法，分別計算用戶子集T和W上的最優拍賣獲得的數據量的估計值Q_T和Q_W；

步驟三，用UQ_W作為子集T上的最優拍賣獲得的數據量的估計值，用UQ_T作為子集W上的最優拍賣獲得的數據量的估計值；

步驟四，使用FRA算法，在用戶子集T和W上分別進行固定價格反向拍賣；

步驟五，匯總用戶T和W上固定價格反向拍賣的結果，決定購買哪些用戶的服務，并計算給予用戶的獎勵f和需要用戶提供的數據量d；

所述數學模型為：

定義1：反向拍賣

地圖服務平臺充當拍賣人，用戶充當競買人，地圖服務平臺用有限的預算來購買用戶提供的數據；

將用戶真實報價記為b＝(b₁,b₂,...,b_n)，其中，b_i＝＜c_i,q_i＞是用戶v_i的真實報價，c_i表示用戶收集數據的單位成本，q_i表示用戶最多可收集到的數據量；

定義2：用戶的收益

若v_i是獲勝者，地圖服務平臺將獎勵他f_i作為回報，否則他得不到任何獎勵；B是獲勝者用戶集合，v_i的收益u′_i由下式給出：

定義3：服務商的收益

在給定所有用戶需要收集的數據量d＝(d₁,d₂,...,d_n)和獲勝者用戶集合B的情況下，服務商的收益u_o就是所有獲勝者提供的數據量的總和：

定義4：數據可信度

基于信譽值的數據可信度由兩個因素決定，過去的數據可信度H_i和信譽因子ε_i；用U_i表示，計算方法如下：

U_i＝ε_i*H_i；

其中，L代表用戶信譽值，ρ為控制信譽因子ε_i增長速度的參數，H_i＝θH_ik+(1-θ)h_ik，H_ik表示用戶v_i第k次完成任務之前的信譽值，h_ik表示用戶v_i第k次完成任務時，得到的信譽值，h_ik＝0或1；

所述步驟三利用基于區塊鏈技術的支付系統確保獎勵的安全分發包括：利用基于區塊鏈的支付系統去支付獎勵，公開發布所有交易，同時實現用戶的匿名性；使用用戶公鑰作為假名，用戶公鑰的哈希值作為地址；每個用戶都有一對公私鑰；私鑰用于對交易進行簽名，公鑰用于驗證交易簽名；

如果MSP想支付f給用戶，它將執行一個交易其中t為鎖定時間，T_y表示前一個交易，它的值至少是f且沒有重復支付；如果簽名正確，則交易有效；采用輸入腳本和輸出腳本靈活定義交易；In-script表示MSP的簽名，Out-script是一個驗證語句；

其中：v_i表示用戶；Pub_v,Pri_v表示用戶的公鑰和私鑰；Pub_MSP,Pri_MSP表示地圖服務平臺的公鑰和私鑰；Pub_TM,Pri_TM表示追蹤中心的公鑰和私鑰；e_CA,d_CA表示認證中心的公鑰和私鑰；K_CA-V表示認證中心和用戶的共享密鑰；K_MSP-TM表示地圖服務平臺和追蹤中心的共享密鑰；Info_vc表示認證中心和用戶的協商消息；pcert_i表示偽名證書；RID表示用戶的真實身份；PID表示用戶的假名。