[發(fā)明專(zhuān)利]基于安全且具備隱私保護(hù)的激勵(lì)方法及實(shí)時(shí)地圖更新系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910867488.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110677395B9
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴(lài)成喆;張敏;杜陽(yáng)陽(yáng);丁煜涵;門(mén)嘉衛(wèi);類(lèi)誠(chéng)至
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L29/06
• 分類(lèi)號(hào): H04L29/06;H04L9/32;G06Q30/08;G06Q20/38;G06F21/62
• 代理公司: 西安長(zhǎng)和專(zhuān)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(hù)的激勵(lì)方法，其特征在于，所述安全且具備隱私保護(hù)的激勵(lì)方法包括以下步驟：

步驟一，利用基于RSA部分盲簽名技術(shù)的假名管理機(jī)制實(shí)現(xiàn)假名認(rèn)證、頒發(fā)假名證書(shū)和身份追蹤及信譽(yù)更新；

步驟二，在反向拍賣(mài)階段中地圖服務(wù)平臺(tái)預(yù)算和用戶(hù)能力有限的情況下，運(yùn)用反向拍賣(mài)的數(shù)學(xué)模型和RA算法實(shí)現(xiàn)雙方的反向拍賣(mài)；

步驟三，利用基于區(qū)塊鏈技術(shù)的支付系統(tǒng)確保獎(jiǎng)勵(lì)的安全分發(fā)；

所述步驟一的利用基于RSA部分盲簽名技術(shù)的假名管理機(jī)制實(shí)現(xiàn)假名認(rèn)證、頒發(fā)假名證書(shū)和身份追蹤及信譽(yù)更新具體包括：

(1)假名認(rèn)證：

1)用戶(hù)在申請(qǐng)假名認(rèn)證之前，首先向認(rèn)證中心CA注冊(cè)，CA通過(guò)查詢(xún)自己維護(hù)的用戶(hù)信譽(yù)賬戶(hù)，判斷是否接受注冊(cè)，而判斷的標(biāo)準(zhǔn)由應(yīng)用場(chǎng)景的安全要求決定；

2)如果要求用戶(hù)不能有任何不誠(chéng)信的表現(xiàn)，用戶(hù)有信譽(yù)減分，CA拒絕其注冊(cè)請(qǐng)求；如果允許減分，在允許范圍內(nèi)進(jìn)行是否接受注冊(cè)的判定；

3)注冊(cè)后，用戶(hù)產(chǎn)生假名，并實(shí)名向CA請(qǐng)求對(duì)這個(gè)假名進(jìn)行認(rèn)證；利用基于RSA的部分盲簽名技術(shù)，認(rèn)證中心只知道用戶(hù)的真名RID而不知道用戶(hù)的假名PID；

(2)頒發(fā)假名證書(shū)：

1)用戶(hù)得到CA認(rèn)證后將假名與對(duì)應(yīng)的認(rèn)證一起發(fā)送給假名認(rèn)證中心PCA；

2)PCA收到CA對(duì)此假名的認(rèn)證后，檢驗(yàn)該簽名是否合法；若合法，則對(duì)用戶(hù)發(fā)放針對(duì)假名的假名證書(shū)；

3)在通信過(guò)程中，用戶(hù)將假名連同假名證書(shū)一起發(fā)送給地圖服務(wù)平臺(tái)MSP，MSP驗(yàn)證假名證書(shū)合法之后再接受與該用戶(hù)進(jìn)行通信；

(3)基于區(qū)塊鏈的信用管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)身份追蹤及信譽(yù)更新；

1)追蹤中心TM從MSP接收到信譽(yù)更新請(qǐng)求消息，在經(jīng)過(guò)調(diào)查后，若確認(rèn)消息屬實(shí)，則直接從假名中獲得用戶(hù)真實(shí)身份，并通知CA對(duì)該用戶(hù)的信譽(yù)賬戶(hù)進(jìn)行更新；

2)CA計(jì)算用戶(hù)新的信譽(yù)值，將用戶(hù)新的聲譽(yù)值打包成一個(gè)區(qū)塊；每個(gè)CA通過(guò)挖礦將它們的區(qū)塊添加到可信區(qū)塊鏈中；所有CA通過(guò)共識(shí)機(jī)制共同維護(hù)可信區(qū)塊鏈；

所述假名認(rèn)證具體包括：用戶(hù)使用K_CA-V對(duì)用戶(hù)真實(shí)身份RID和假名數(shù)量N進(jìn)行加密，并對(duì)其進(jìn)行簽名，將及假名注冊(cè)請(qǐng)求消息發(fā)送給CA；CA收到后，使用用戶(hù)公鑰Pub_v驗(yàn)證簽名的有效性，并確定RID是否有效；若無(wú)效則拒絕注冊(cè)請(qǐng)求；若有效則CA將向用戶(hù)發(fā)送批準(zhǔn)消息；用戶(hù)收到批準(zhǔn)消息后和CA協(xié)商得到消息Info_vc，協(xié)商消息中包含過(guò)期日期和其他可選項(xiàng)；

CA驗(yàn)證Info_vc后，選取隨機(jī)數(shù)計(jì)算CA將y發(fā)送給用戶(hù)，用戶(hù)收到y(tǒng)后，針對(duì)第i個(gè)假名，隨機(jī)選取隨機(jī)數(shù)和盲因子用戶(hù)構(gòu)造假名計(jì)算盲消息將α_i發(fā)送給CA，CA接收到后，計(jì)算盲簽名并將x,t_i發(fā)送給用戶(hù)；用戶(hù)計(jì)算c_i＝u_ixmodn，其中x是CA決定的，u_i是用戶(hù)決定的；用戶(hù)通過(guò)計(jì)算去除盲簽名t_i中的盲因子r，得到CA對(duì)PID_i的簽名(s_i,c_i,Info_vc)，用戶(hù)通過(guò)驗(yàn)證此簽名；若合法則用戶(hù)將得到CA對(duì)假名的簽名；若非法則重新開(kāi)始執(zhí)行；經(jīng)過(guò)N次交互后，用戶(hù)可以得到N個(gè)假名的簽名(s_i,c_i,Info_vc)_1≤i≤N；

所述頒發(fā)假名證書(shū)具體包括：用戶(hù)收到CA的簽名后，將(s_i,c_i,Info_vc)_1≤i≤N和PID_i發(fā)送給PCA；PCA驗(yàn)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(rèn)證且未被篡改，發(fā)放假名證書(shū)用戶(hù)收到假名證書(shū)后，驗(yàn)證其是否有效；若驗(yàn)證無(wú)效，則重新進(jìn)行本階段的通信過(guò)程；若通過(guò)，則表示假名已由PCA認(rèn)證，在通信中使用；

所述身份追蹤及信譽(yù)更新具體包括：TM從MSP接收到信譽(yù)更新請(qǐng)求消息其中credit^*為MSP懲罰或獎(jiǎng)勵(lì)用戶(hù)的信譽(yù)值，t^*為當(dāng)前時(shí)間；TM在驗(yàn)證MSP簽名及調(diào)查用戶(hù)的行為惡意或善意后，使用Pri_TM對(duì)進(jìn)行解密，得到隨機(jī)數(shù)u_i，得到RID；最后，TM將用戶(hù)的RID和發(fā)送給CA，CA驗(yàn)證MSP的簽名，驗(yàn)證通過(guò)后，計(jì)算用戶(hù)新的信譽(yù)值；CA將用戶(hù)新的聲譽(yù)值打包成一個(gè)區(qū)塊，然后每個(gè)CA通過(guò)挖礦將它們的區(qū)塊添加到可信區(qū)塊鏈中；所有CA通過(guò)共識(shí)機(jī)制共同維護(hù)可信區(qū)塊鏈；

所述步驟二在反向拍賣(mài)階段中地圖服務(wù)平臺(tái)預(yù)算和用戶(hù)能力有限的情況下，運(yùn)用反向拍賣(mài)的數(shù)學(xué)模型和RA算法實(shí)現(xiàn)雙方的反向拍賣(mài)具體包括：

(1)數(shù)學(xué)模型，定義反向拍賣(mài)、用戶(hù)的收益、服務(wù)商的收益和數(shù)據(jù)可信度的含義；

(2)反向拍賣(mài)算法，用戶(hù)集合V，給出用戶(hù)集合V上的反向拍賣(mài)的詳細(xì)算法；在向拍賣(mài)算法中，使用集合V上用戶(hù)拍賣(mài)時(shí)的用戶(hù)報(bào)價(jià)b、地圖服務(wù)平臺(tái)的預(yù)算R和數(shù)據(jù)可信度U作為算法的輸入，輸出為地圖服務(wù)平臺(tái)給所有用戶(hù)的獎(jiǎng)勵(lì)f和所有用戶(hù)需要收集的數(shù)據(jù)量d；

所述反向拍賣(mài)算法包括以下步驟：

步驟一，地圖服務(wù)平臺(tái)將用戶(hù)集合V隨機(jī)地劃分成兩個(gè)用戶(hù)子集T和W，并將預(yù)算平均分配到兩個(gè)子集中，然后所有用戶(hù)提交報(bào)價(jià)；

步驟二，使用OOA算法，分別計(jì)算用戶(hù)子集T和W上的最優(yōu)拍賣(mài)獲得的數(shù)據(jù)量的估計(jì)值Q_T和Q_W；

步驟三，用UQ_W作為子集T上的最優(yōu)拍賣(mài)獲得的數(shù)據(jù)量的估計(jì)值，用UQ_T作為子集W上的最優(yōu)拍賣(mài)獲得的數(shù)據(jù)量的估計(jì)值；

步驟四，使用FRA算法，在用戶(hù)子集T和W上分別進(jìn)行固定價(jià)格反向拍賣(mài)；

步驟五，匯總用戶(hù)T和W上固定價(jià)格反向拍賣(mài)的結(jié)果，決定購(gòu)買(mǎi)哪些用戶(hù)的服務(wù)，并計(jì)算給予用戶(hù)的獎(jiǎng)勵(lì)f和需要用戶(hù)提供的數(shù)據(jù)量d；

所述數(shù)學(xué)模型為：

定義1：反向拍賣(mài)

地圖服務(wù)平臺(tái)充當(dāng)拍賣(mài)人，用戶(hù)充當(dāng)競(jìng)買(mǎi)人，地圖服務(wù)平臺(tái)用有限的預(yù)算來(lái)購(gòu)買(mǎi)用戶(hù)提供的數(shù)據(jù)；

將用戶(hù)真實(shí)報(bào)價(jià)記為b＝(b₁,b₂,...,b_n)，其中，b_i＝＜c_i,q_i＞是用戶(hù)v_i的真實(shí)報(bào)價(jià)，c_i表示用戶(hù)收集數(shù)據(jù)的單位成本，q_i表示用戶(hù)最多可收集到的數(shù)據(jù)量；

定義2：用戶(hù)的收益

若v_i是獲勝者，地圖服務(wù)平臺(tái)將獎(jiǎng)勵(lì)他f_i作為回報(bào)，否則他得不到任何獎(jiǎng)勵(lì)；B是獲勝者用戶(hù)集合，v_i的收益u′_i由下式給出：

定義3：服務(wù)商的收益

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

定義4：數(shù)據(jù)可信度

基于信譽(yù)值的數(shù)據(jù)可信度由兩個(gè)因素決定，過(guò)去的數(shù)據(jù)可信度H_i和信譽(yù)因子ε_i；用U_i表示，計(jì)算方法如下：

U_i＝ε_i*H_i；

其中，L代表用戶(hù)信譽(yù)值，ρ為控制信譽(yù)因子ε_i增長(zhǎng)速度的參數(shù)，H_i＝θH_ik+(1-θ)h_ik，H_ik表示用戶(hù)v_i第k次完成任務(wù)之前的信譽(yù)值，h_ik表示用戶(hù)v_i第k次完成任務(wù)時(shí)，得到的信譽(yù)值，h_ik＝0或1；

所述步驟三利用基于區(qū)塊鏈技術(shù)的支付系統(tǒng)確保獎(jiǎng)勵(lì)的安全分發(fā)包括：利用基于區(qū)塊鏈的支付系統(tǒng)去支付獎(jiǎng)勵(lì)，公開(kāi)發(fā)布所有交易，同時(shí)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的匿名性；使用用戶(hù)公鑰作為假名，用戶(hù)公鑰的哈希值作為地址；每個(gè)用戶(hù)都有一對(duì)公私鑰；私鑰用于對(duì)交易進(jìn)行簽名，公鑰用于驗(yàn)證交易簽名；

如果MSP想支付f給用戶(hù)，它將執(zhí)行一個(gè)交易其中t為鎖定時(shí)間，T_y表示前一個(gè)交易，它的值至少是f且沒(méi)有重復(fù)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(gè)驗(yàn)證語(yǔ)句；

其中：v_i表示用戶(hù)；Pub_v,Pri_v表示用戶(hù)的公鑰和私鑰；Pub_MSP,Pri_MSP表示地圖服務(wù)平臺(tái)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(rèn)證中心的公鑰和私鑰；K_CA-V表示認(rèn)證中心和用戶(hù)的共享密鑰；K_MSP-TM表示地圖服務(wù)平臺(tái)和追蹤中心的共享密鑰；Info_vc表示認(rèn)證中心和用戶(hù)的協(xié)商消息；pcert_i表示偽名證書(shū)；RID表示用戶(hù)的真實(shí)身份；PID表示用戶(hù)的假名。