[發(fā)明專利]一種車聯(lián)網(wǎng)中動態(tài)空間數(shù)據(jù)的安全語義感知搜索方法

有效

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• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113254743B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬建峰;楊帆;李佳憶;苗銀賓
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06F16/909
• 分類號: G06F16/909;G06F16/33;G06F16/29;G06F16/22;G06F21/60
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發(fā)明公開的一種車聯(lián)網(wǎng)中動態(tài)空間數(shù)據(jù)的安全語義感知搜索方法，對標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集建立加密位置索引結(jié)構(gòu)，同時對數(shù)據(jù)集加密，并將加密索引結(jié)構(gòu)和密文數(shù)據(jù)集發(fā)送給公有云服務(wù)器，車輛采用主題模型對合法的車輛用戶給定查詢關(guān)鍵字集合w進(jìn)行主體訓(xùn)練得到查詢主題向量，車輛利用加密密鑰和查詢信息生成位置查找令牌和主題概率查找令牌，再然后通過位置查找令牌和主題概率查找令牌對加密位置索引結(jié)構(gòu)進(jìn)行搜索，并對搜索結(jié)果進(jìn)行匹配度計(jì)算得到匹配集合，排序后得到結(jié)果集，私有云服務(wù)器將結(jié)果集的明文信息發(fā)送給車輛，該方法加快了地址位置的搜索效率，不影響向量運(yùn)算后的比較結(jié)果，保證了公有云上的數(shù)據(jù)安全，也保證了用戶查詢的隱私信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息安全領(lǐng)域，具體為一種車聯(lián)網(wǎng)中動態(tài)空間數(shù)據(jù)的安全語義感知搜索方法。

背景技術(shù)

基于位置的服務(wù)，例如空間關(guān)鍵字搜索(SKS)，在從社交媒體到車載特設(shè)網(wǎng)絡(luò)(VANET)等許多不同的應(yīng)用程序中越來越普遍。在VANET中，高速車輛之間的通信依賴于車載單元(OBU；包括無線通信，嵌入式系統(tǒng)，傳感器和定位系統(tǒng)等復(fù)雜模塊)和路邊單元(RSU)。VANET(例如快速行駛的車輛)的動態(tài)特性加劇了設(shè)計(jì)和實(shí)施安全高效的SKS方案的挑戰(zhàn)，例如，由于高速移動車輛與基礎(chǔ)設(shè)施中的其他設(shè)備/系統(tǒng)之間的頻繁通信，數(shù)據(jù)激增以及覆蓋范圍不足，解決蜂窩網(wǎng)絡(luò)中約束的一種廣泛使用的方法是發(fā)送搜索查詢并從RSU檢索內(nèi)容。盡管RSU與車輛之間的網(wǎng)絡(luò)鏈路具有相對較高的帶寬和較低的延遲，但它要求車輛通過RSU連續(xù)傳輸消息。由于RSU處于物理暴露狀態(tài)，因此它們很容易遭受廣泛的攻擊。

車輛用戶可能不完全信任RSU和SKS服務(wù)提供商。由于來自車輛用戶的搜索查詢包含諸如實(shí)時坐標(biāo)和搜索首選項(xiàng)之類的私人信息，因此查詢的任何隱私泄露都可能產(chǎn)生不希望的后果。例如，用戶正在搜索提供住宿的場所，而不是餐館，而這種搜索的泄漏會影響用戶的隱私。前向隱私也是支持動態(tài)更新的SKS方案中的一項(xiàng)基本要求。例如，文件注入攻擊是一種適用于動態(tài)方案的典型攻擊。在這種攻擊中，對手會偽造一些數(shù)據(jù)，并將偽造的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)所有者。在由數(shù)據(jù)所有者加密后，將偽造數(shù)據(jù)的密文外包給服務(wù)提供商進(jìn)行存儲。通過結(jié)合新插入的數(shù)據(jù)分析先前的查詢，對手可能能夠恢復(fù)一些外包數(shù)據(jù)和查詢。這就要求針對VANET的SKS方案的設(shè)計(jì)必須同時考慮搜索效率和隱私保護(hù)。

可搜索加密(SE)可用于在VANET中實(shí)現(xiàn)保留隱私的空間關(guān)鍵字搜索。但是，許多現(xiàn)有的SE方案僅關(guān)注外包文檔上的安全關(guān)鍵字搜索，而沒有考慮范圍限制。此外，車輛使用者的機(jī)動性需要更快和更有效的搜索過程，因?yàn)楫?dāng)車輛高速行駛時(例如每小時80英里)，車輛可能在幾分鐘之內(nèi)就不在覆蓋范圍之內(nèi)。公鑰密碼系統(tǒng)方案太耗時，無法提供實(shí)時搜索結(jié)果。因此，如何以持久的隱私方式返回滿足諸如車輛用戶的搜索意圖和查詢范圍約束之類的條件的頂級結(jié)果仍然具有挑戰(zhàn)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述對車載自組網(wǎng)中可搜索加密技術(shù)的缺陷，提出了一種車聯(lián)網(wǎng)中動態(tài)空間數(shù)據(jù)的安全語義感知搜索方法，解決已有技術(shù)中語義感知搜索效率和隱私保護(hù)之間的矛盾，以及增加考慮對地理位置范圍的限制。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種車聯(lián)網(wǎng)中動態(tài)空間數(shù)據(jù)的安全語義感知搜索方法，包括以下步驟：

步驟1、私有云服務(wù)器為數(shù)據(jù)集D生成加密密鑰；

步驟2、采用訓(xùn)練好的LDA主題模型對數(shù)據(jù)集D0集進(jìn)行主題訓(xùn)練，得到每條記錄對應(yīng)商店的主題偏向向量，將數(shù)據(jù)集D0中的商家描述轉(zhuǎn)換成主題偏向向量，得到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集D；

步驟3、私有云服務(wù)器為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集D建立加密的位置索引結(jié)構(gòu)，同時對數(shù)據(jù)集D加密，并將加密索引結(jié)構(gòu)和密文數(shù)據(jù)集發(fā)送給公有云服務(wù)器；

步驟4、車輛采用LDA主題模型對合法的車輛用戶給定查詢關(guān)鍵字集合w進(jìn)行主體訓(xùn)練得到查詢主題向量，車輛利用加密密鑰和查詢信息生成位置查找令牌和主題概率查找令牌；