一种基于路网环境下个性化位置隐私保护方法技术

技术编号:14818189 阅读:190 留言:0更新日期:2017-03-15 11:57
本发明专利技术公开了一种基于路网环境下个性化位置隐私保护方法,包括如下步骤:1、初始化路段的位置语义影响力向量;2、封装查询信息Q并将其发送给匿名服务器;3、将路段e加入匿名集S;并标记当前路段eNow=e;4、获取eNow的所有邻接路段,并设定所有邻接路段的距离的eNow的路段距离加1;并将所有邻接路段加入候选集H;5、匿名服务器调用距离调整模块,对H中所有路段进行路段距离调整;6、使用所述公式计算H中各路段的敏感度,并选择敏感度最低的路段et加入S,设定eNow=et;7、匿名服务器调用匿名集敏感度计算模块,计算S是否满足用户要求。具有抗攻击能力强、更安全、考虑的情况更符合实际情况等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种移动用户位置隐私的保护技术,特别涉及一种基于路网环境下个性化位置隐私保护方法,该方法是一种在路网环境下,考虑了位置语义情况的个性化位置隐私的保护方法。当移动用户基于位置信息及语义信息,向第三方数据服务器请求服务数据时,该方法保证用户享受服务数据的同时,保护用户的位置隐私,能抵抗恶意用户的推理攻击和重放攻击。
技术介绍
随着定位技术的发展与移动设备的普及,基于位置服务(Location-basedService)成为了数据请求的主流方式。移动用户开启某个应用并到达某个位置后,应用程序根据用户的定位主动向移动用户推送一些信息,如定位附近的商店、餐厅、酒店等。同时,用户也可能主动请求附近的某一类服务数据,如查询附近的超市;这种基于定位的服务请求方式给移动用户提供了极大的便利,同时也给用户带来了一定的风险,用户在请求服务的时候,直接或间接地导致了个人隐私的泄露。如用户Alice查询附近的医院,则可以推测Alice身体可能有问题;再如Alice于午夜12点,在某位置请求附近的外卖服务,则可以推测出Alice可能住在外卖商铺附近。由于用户请求服务时,需要提供自身的位置等敏感信息,如何保护用户的隐私而不影响服务质量是基于位置服务中重要的研究课题之一。在本领域比较经典的方法有:K-匿名、假名,加密等,其主要内容如下:[1].K-匿名工作相关文献为Latanyasweeney的文章《k-Anonymity:AModelforProtectingPrivacy》,其主要工作内容是:伪造或选择K-1个用户,与请求用户一并构成匿名集,这种方法下,用户被识别出来的概率是1/K;[2].假名方法是由ShankarP等人的著作《PrivatelyQueryingLocation-basedServiceswithSybilQuery》提出,其使用伪造的用户信息代替真实用户信息进行请求,从而达到保护用户隐私信息的目的。[3].加密技术在MascettiS等人的著作《PrivacyinGeo-socialNetworks:ProximityNotificationwithUntrustedServiceProvidersandCuriousBuddies》有使用到,其使用加密的技术对用户信息进行加密,以达到保护隐私的效果。但现有的这些方法存在一定的局限性,K匿名与假名等容易遭受推理攻击和重放攻击,从而危害用户的安全。如匿名集中虽然有K个用户,但是某些伪造的用户位置可能位于湖泊或其他一些不可能到达的地点,攻击者可以将这些用户排除,从而危害用户隐私;加密方案对系统要求性高,需要移动设备与数据服务器都支持加解密方案。另外,因为隐私保护算法是公开的,攻击者可以对截获的匿名集中的所有用户,逐一执行隐私保护算法。根据算法执行后得到的匿名集与所截获的匿名集的相似性,可以以一定的概率推测出发起查询的用户。此外,位置语义信息也是导致用户隐私泄露的因素之一;如用户连续数次在某个专科医院进行查询时,攻击者可以以一定的概率推测用户在某方面存在疾病。所以学者们提出了基于位置语义信息的隐私保护方法,如:[4].DamianiML等人的著作《ThePROBEFrameworkforthePersonalizedCloakingofPrivateLocations》中首次提出采用流行度来标识语义位置,即所有同类型的语义流行度相同。[5].LiM等人的著作《SensitiveSemantics-AwarePersonalityCloakingonRoad-NetworkEnvironment》将语义分为敏感,非敏感的,优选选择非敏感的语义来构造匿名集。同样,这些方法也存在不足之处,DamianiML的著作中不同的位置的同一种位置语义,其流行度是固定的。但在实际中,不同地点的同一种语义位置,流行度也不一定相同,比如,三甲医院和社区医院,虽然都是医院,它们的流行度是不同的,用一个固定的流行度值来表示与实际情况不符。LiM等人的著作将语义位置抽象为路网中的节点,但实际情况下,在某些位置语义位置非常密集,如一栋楼中包含诊所,超市等,如果使用不同的节点描述,这些节点将标记在同一个位置,这也不符合实际情况。上述现存方法对应文献列表如下。经过阅读和对比,虽然这些方案所涉及的领域与本专利技术的相同,但其存在上文所述的几个问题,针对上文所述的问题,本专利技术提出相应的解决机制,为发起查询的移动用户提供相应的隐私保护,且算法本身需要达到一定的抗攻击能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种基于路网环境下个性化位置隐私保护方法,该方法是一种基于路网下,考虑位置语义因素的为用户提供可以抵抗推理攻击和重放攻击的个性化位置隐私保护方法,其中,路网使用无向图来表示,图节点表示交叉路口,图边表示真实路段。在位置语义方面,该专利技术首次使用位置语义影响力的概念,不同路段上的同一语义位置类型,可能拥有不同的语义影响力,此举可更精准地实现个性化的位置隐私保护;其次,基于候选路段与用户所在路段的距离,首次提出使用权值衰减的路段权值设定方式,以抵抗重放攻击和推理攻击;本专利技术的具体过程如图1所示。本专利技术的主要机制主要包含如下模块:1)用户配置文件:用于描述用户的标识、查询以及个性化隐私需求。2)位置语义影响力:用于描述路段上各类位置语义的影响力;同一类型的位置语义在不同路段上可以有不同的语义影响力,影响力的值由地图数据确定。3)路段距离调整模块:本模块对候选集中路段距离进行调整。路段距离表示某路段到用户所在路段的路段数。构造匿名集时,添加路段进入候选集后,候选集的路段构成的图形可能存在环状,从环的两个方向计算时,环上路段可能存在两个不同的路段距离,选取较小者作为该路段的路段距离。4)路段权值计算模块:用于为候选集各路段计算出一个权重因子。根据各路段的路段距离设定路段的权重范围,从所设定范围中随机选取一个值作为路段的权重因子。5)路段敏感度计算模块:用于计算路段对某一用户的敏感程度。敏感度由语义影响力、路段权值及用户配置文件计算而得。敏感度越低,路段被选择的概率越大。6)匿名集敏感度计算模块:计算整个匿名集对用户的敏感程度。匿名集敏感度是由匿名集中各个路段的敏感度计算所得。7)匿名集聚合度计算模块:计算整个匿名集的聚合程度。聚合度是衡量匿名集抗推理攻击能力的重要指标之一,聚合度越高,抗攻击能力越强。匿名集的聚合度可以用匿名集对应的路网子图中度为1的节点数占总节点数的比例来表示。本专利技术的目的通过下述技术方案实现:一种基于路网环境下个性化位置隐私保护方法,在路网环境下,利用所述的位置语义影响力来对路段上各类语义进行描述,由各类语义的语义影响力组成语义影响力向量,作为路段的属性,附加到路网中;且利用所述的路段距离概念,为匿名集的各路段以所述的方式计算路段距离;最后,基于路段距离,为路段计算被用户选择的权值;根据权值,结合上述的位置语义影响力,计算候选集中各路段的敏感度并选择敏感度最低的路段加入匿名集中,为用户构造符合隐私需求的匿名集,并使用匿名集代替用户发送请求。所述基于路网环境下个性化位置隐私保护方法主要基于以下模块:路网数据获取模块:该模块初始化地图路网,设置各路段语义本文档来自技高网
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一种基于路网环境下个性化位置隐私保护方法

【技术保护点】
一种基于路网环境下个性化位置隐私保护方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、执行路网数据获取模块,匿名服务器根据地图数据,初始化路段的位置语义影响力向量;步骤2、移动用户使用移动设备进行定位,然后根据需求封装成为查询信息Q,所述查询信息Q包含用户所在位置的经度longitude、纬度latitude、匿名集用户数要求K、匿名集路段数要求L、匿名集敏感度要求ρ、匿名集构造用户最大等待时间T、用户自身对各类语义敏感度向量Pl和查询内容C;并将查询信息Q发送给匿名服务器;步骤3、匿名服务器接收到步骤2中用户发送的查询信息Q后,根据用户的经度longitude和纬度latitude,使用定位模块,确定用户所在的路段e,路段距离为0;将路段e加入匿名集S;并标记当前路段eNow=e;步骤4、匿名服务器调用邻居获取模块,获取eNow的所有邻接路段,设定所有邻接路段的距离的eNow的路段距离加1,并将所有邻接路段加入候选集H;步骤5、匿名服务器调用距离调整模块,对候选集H中所有路段进行路段距离调整;步骤6、匿名服务器调用权值计算模块,使用所述方式计算候选集H中各路段的权值;匿名服务器基于各路段权值,调用路段敏感度计算模块,使用所述公式计算候选集H中各路段的敏感度,并选择敏感度最低的路段et加入S,设定eNow=et;步骤7、匿名服务器调用匿名集敏感度计算模块,判断S在敏感度,包含的用户数以及包含的路段数三项是否满足用户要求,如已达到要求则返回S,否则,判断是否达到时间限度T,如未达到,则循环执行4‑7;如已达到,则匿名失败。...

【技术特征摘要】
1.一种基于路网环境下个性化位置隐私保护方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、执行路网数据获取模块,匿名服务器根据地图数据,初始化路段的位置语义影响力向量;步骤2、移动用户使用移动设备进行定位,然后根据需求封装成为查询信息Q,所述查询信息Q包含用户所在位置的经度longitude、纬度latitude、匿名集用户数要求K、匿名集路段数要求L、匿名集敏感度要求ρ、匿名集构造用户最大等待时间T、用户自身对各类语义敏感度向量Pl和查询内容C;并将查询信息Q发送给匿名服务器;步骤3、匿名服务器接收到步骤2中用户发送的查询信息Q后,根据用户的经度longitude和纬度latitude,使用定位模块,确定用户所在的路段e,路段距离为0;将路段e加入匿名集S;并标记当前路段eNow=e;步骤4、匿名服务器调用邻居获取模块,获取eNow的所有邻接路段,设定所有邻接路段的距离的eNow的路段距离加1,并将所有邻接路段加入候选集H;步骤5、匿名服务器调用距离调整模块,对候选集H中所有路段进行路段距离调整;步骤6、匿名服务器调用权值计算模块,使用所述方式计算候选集H中各路段的权值;匿名服务器基于各路段权值,调用路段敏感度计算模块,使用所述公式计算候选集H中各路段的敏感度,并选择敏感度最低的路段et加入S,设定eNow=et;步骤7、匿名服务器调用匿名集敏感度计算模块,判断S在敏感度,包含的用户数以及包含的路段数三项是否满足用户要求,如已达到要求则返回S,否则,判断是否达到时间限度T,如未达到,则循环执行4-7;如已达到,则匿名失败。2.根据权利要求1所述的基于路网环境下个性化位置隐私保护方法,其特征在于,在步骤1中,使用位置语义影响力描述路段上各类语义信息,由各类语义的语义影响力组成一个位置语义影响力向量并将改向量作为每一条路段的固定属性。3.根据权利要求1所述的基于路网环境下个性化位置隐私保护方法,其特征在于,在步骤2至步骤5...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐红云郑耀辉田凯
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:广东;44

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