一种基于泰森多边形的相同服务请求位置隐私保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于泰森多边形的相同服务请求位置隐私保护方法，具体包括使用泰森多边形将服务区域跨分成不同的多边形，区分每个泰森多边形中各个用户请求消息于不同的服务请求簇中；匿名服务器匿名处理每个簇中的用户请求消息，从而生成查询请求消息发送给LBS服务器；LBS服务器根据匿名区域查询结果，将其返还给匿名服务器；匿名服务器接收到LBS服务器返还的查询结果后，查询该服务请求簇中的请求消息，将各个位置所需要的真实结果，返还给每一个用户。本发明专利技术在对用户请求时的位置信息进行了隐私保护，提出一种新的匿名区域划分方法，在保证服务质量的同时，提高了处理效率。

Privacy preserving method for same service request location based on Tyson polygon

The invention discloses a request location privacy protection method based on polygon of the same service Tyson, including using Tyson polygons will be divided into different service areas across the polygon, the polygon Tyson distinguish each each user request message to different service requests in a cluster server; anonymous anonymous users request message in each cluster, thus generating a query the request message is sent to the LBS server; the LBS server according to the results of the anonymous region query, return it to the anonymous server; anonymous server receives the LBS server to return the query result, the query service request message in a cluster, the real results need to each location, return to each user. In the invention, privacy protection is carried out when the user requests the position information, and a new anonymous area division method is put forward, which improves the processing efficiency while guaranteeing the service quality.

【技术实现步骤摘要】
一种基于泰森多边形的相同服务请求位置隐私保护方法
本专利技术属于基于网络位置的服务及隐私保护
，尤其涉及一种基于泰森多边形的相同服务请求位置隐私保护方法。
技术介绍
目前，随着无线通信技术的不断发展，移动端的生活服务软件层出不穷，这些软件在方便了人们的生活和消费的同时，也带来了无穷的安全隐患。目前有代表性的全球卫星导航定位系统包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗系统以及欧洲的伽利略，而定位系统成了这些软件服务的关键功能之一。基于位置服务LBS(LocationBasedService)是指通过电信移动运营商的无线电通讯网络或外部定位方式，获取移动终端用户的位置信息，在GIS(GeographicInformationSystem)平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值服务。随着GPS精确定位功能的普及，LBS也逐渐流行起来。LBS可以看成是由移动通信网络和计算机网络相结合，两者通过网关来实现动态交互。大致流程是移动终端通过移动通信网络发出用户请求消息，消息通过网关发送给LBS服务器，LBS服务器针对用户请求消息与用户当前位置进行查询，然后将查询结果通过网关返回给用户。随着信息爆炸，大数据时代的到来，人们对于自身的隐私保护开始了空前的关注。然而想要这些生活服务类软件提供精准的服务，用户就必须首先提供自身的位置信息，这就涉及到个人隐私问题。因此，如何在共享数据的同时又能够保护个人的隐私，是亟待解决的问题。位置隐私保护领域遇到了很多的挑战，比如：物联网中有许多泄漏用户位置隐私的方式；当所需要的服务质量越高时，造成的用户隐私泄漏的可能性越大；不同类型的用户对隐私保护的要求也不一样。在位置隐私保护的研究中，采用匿名处理的方法是当前较为流行也是极其有效的，现阶段已有许多相当成熟的方法，包括基于启发式隐私度量的位置隐私保护技术、基于概率推测的位置隐私保护技术以及基于隐私信息检索的位置隐私保护技术。这些隐私保护方法的不足之处在于要么未考虑真实路网的位置情况，要么未考虑用户的服务质量，其中最重要的一点是计算效率不佳，无法集中处理不同用户的相同服务请求。在实际生活中较为通用的是真实路网环境下的位置隐私保护方法。在该方法中，用户需要请求位置服务时，将用户所在的二维平面空间划分为不同的区域，对每个区域中具有相同服务请求的用户进行并发处理，可以提高服务效率。当然也可以通过添加虚拟用户信息点来构造匿名区域。由于LBS的存在，做到匿名就需要在用户与LBS服务器之间架设一台匿名服务器，用来对用户请求消息进行匿名处理，并对LBS服务器查询结果进行匹配。然而如何将多个用户的相同服务请求(例如多个用户都查找离自己位置最近的咖啡厅)划分至同一区域(或匿名簇)中却是一个较难解决的问题。此外，在匿名区域划分时也很难做到选择合适大小的范围，范围太大则降低了服务质量，太小又容易暴露用户的真实位置信息。如何使用更合理的方法划分区域，同时匿名处理多个用户的相同服务请求，从而提升匿名效率与服务质量是一个需要解决的问题。
技术实现思路
专利技术目的是提供一种基于泰森多边形的相同服务请求的位置隐私保护方法，通过泰森多边形、多个用户相同服务请求的特点，使用k匿名的思想，用户可以灵活的掌握隐私保护程度，匿名的效果也将得到进一步提升，并且保护用户的位置隐私的同时确保服务质量。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种基于泰森多边形的相同服务请求位置隐私保护方法，包括以下步骤：步骤1、查询用户以M＝(Uid,location,info,time,r,k)的六元组形式表示位于某一特定位置的用户请求消息，其中Uid是发出请求的用户的id号，location是用户发出的请求位置在二维平面上的坐标(x,y)，info是表示请求查询具体信息，time是表示用户发出请求的时间，r是匿名区域的半径，k是指匿名参数；步骤2、匿名服务器收到用户的请求消息M以后，将请求消息在所在的泰森多边形中进行匿名处理，生成请求消息Q，发送给LBS服务器；步骤3、根据收到的请求消息Q，LBS服务器得到查询结果S，并将其发送给匿名服务器；步骤4、匿名服务器接收到查询结果S后，对当前服务请求簇中每一个用户请求查询，然后依据每个用户的真实位置筛选出真实结果，将其发送给各个用户。进一步，上述步骤1中所述匿名区域的半径可以动态改变。步骤2中匿名处理具体包含以下步骤：步骤2-1、将整体的位置服务区域依据泰森多边形的原理进行划分，由此得到多个紧紧相临的不规则的多边形Pi(i＝1,2,3……)；步骤2-2、匿名服务器根据用户请求消息M中的info判断该用户请求消息应该加入哪个服务请求簇，方法是判断其所属的泰森多边形Pi，并加入到Pi所对应的簇cl[i]中，若能够成功加入则跳转至步骤2-5，否则执行步骤2-3；步骤2-3、若此时要加入的服务请求簇不存在，则需要建立新的簇cl[i]；步骤2-4、设Tout为最大的允许查询时间，tnow为当前时间，当tnow-ti<Tout时，cl[i]继续等待下一个用户请求消息，当有用户请求消息到来则返回执行步骤2-2；如果持续没有新用户请求消息加入，当tnow-ti＝Tout时，设置kmax＝MAX(k1,k2,…,kn)，由于服务请求簇中此时共有ni个用户，因此虚拟的位置还需要随机构建kmax-ni个，当cl[i]中的用户请求消息超过两个时跳转执行步骤2-6；步骤2-5、当cl[i]中用户请求消息仅有1个时，若有新的用户请求消息到来，即第2个消息到来，，修改当前的匿名域为：以两个用户位置点之间的距离为直径的圆，圆心Oi为该直径的中点，此时直径长度为Lmax，ri为步骤2-6、计算新到来的用户请求消息M的位置location到当前匿名域圆心Oi(xi,yi)的距离当distance(location,Oi)≤ri时，表示M的位置location在原来的服务请求簇内，跳转执行步骤2-9；若distance(location,Oi)>ri则说明M的位置在簇的范围外，执行步骤2-7；步骤2-7、计算用户请求消息M与当前cl[i]中存在的各个用户请求消息间距离的最大值Lmax’＝MAX(Lmax,distance(location,location1),distance(location,location2),distance(location,location3),…,distance(location,locationn))，其中Lmax为当前用户请求消息到来前求得的簇内最大距离，然后更新Lmax＝Lmax’；找到当前用户请求消息M距离泰森多边形内切圆最近的两个切点A(ai,bi)与B(aj,bj)，连接消息M的位置点、两个切点以及距离M为Lmax的点构成一个不规则的四边形，作一个尽可能小的圆形域，标记此圆形域的圆心为Oi”(x,y)，半径为ri”；当剩余各用户请求消息位置到Oi”的距离均小于等于ri”，则表示剩余的请求消息在该圆内，跳转至步骤2-9，否则跳转至步骤2-8；步骤2-8、当有若干用户请求消息位于簇外，那么可以依次测量这些用户请求消息距离步骤2-7中所求四边形的外接圆圆心Oi”的距离distance(Oi”,locationi)；假设此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于泰森多边形的相同服务请求位置隐私保护方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、查询用户以M＝(U

【技术特征摘要】
1.一种基于泰森多边形的相同服务请求位置隐私保护方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、查询用户以M＝(Uid,location,info,time,r,k)的六元组形式表示位于某一特定位置的用户请求消息，其中Uid是发出请求的用户的id号，location是用户发出的请求位置在二维平面上的坐标(x,y)，info是表示请求查询具体信息，time是表示用户发出请求的时间，r是匿名区域的半径，k是指匿名参数；步骤2、匿名服务器收到用户的请求消息M以后，将请求消息在所在的泰森多边形中进行匿名处理，生成请求消息Q，发送给LBS服务器；步骤3、根据收到的请求消息Q，LBS服务器得到查询结果S，并将其发送给匿名服务器；步骤4、匿名服务器接收到查询结果S后，对当前服务请求簇中每一个用户请求查询，然后依据每个用户的真实位置筛选出真实结果，将其发送给各个用户。2.根据权利要求1所述的基于泰森多边形的针对相同请求位置隐私保护方法，其特征在于步骤1中所述匿名区域的半径可以动态改变。3.根据权利要求1所述的基于泰森多边形的针对相同请求位置隐私保护方法，其特征在于步骤2中匿名处理具体包含以下步骤：步骤2-1、将整体的位置服务区域依据泰森多边形的原理进行划分，由此得到多个紧紧相临的不规则的多边形Pi(i＝1,2,3……)；步骤2-2、匿名服务器根据用户请求消息M中的info判断该用户请求消息应该加入哪个服务请求簇，方法是判断其所属的泰森多边形Pi，并加入到Pi所对应的簇cl[i]中，若能够成功加入则跳转至步骤2-5，否则执行步骤2-3；步骤2-3、若此时要加入的服务请求簇不存在，则需要建立新的簇cl[i]；步骤2-4、设Tout为最大的允许查询时间，tnow为当前时间，当tnow-ti<Tout时，cl[i]继续等待下一个用户请求消息，当有用户请求消息到来则返回执行步骤2-2；如果持续没有新用户请求消息加入，当tnow-ti＝Tout时，设置kmax＝MAX(k1,k2,…,kn)，由于服务请求簇中此时共有ni个用户，因此虚拟的位置还需要随机构建kmax-ni个，当cl[i]中的用户请求消息超过两个时跳转执行步骤2-6；步骤2-5、当cl[i]中用户请求消息仅有1个时，若有新的用户请求消息到来，即第2个消息到来，，修改当前的匿名域为：以两个用户位置点之间的距离为直径的圆，圆心Oi为该直径的中点，此时直径长度为Lmax，ri为步骤2-6、计算新到来的用户请求消息M的位置location到当前匿名域圆心Oi(xi,yi)的距离当distance(location,Oi)≤ri时，表示M的位置location在原来的服务请求簇内，跳转执行步骤2-9；若distance(location,Oi)>ri则说明M的位置在簇的范围外，执行步骤2-7；步骤2-7、计算用户请求消息M与当前cl[i]中存在的各个用户请求消息间距离的最大值Lmax’＝MAX(Lmax,distance(location,location1),distance(location,location2),distance(location,location3),…,distance(location,locationn))，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪嘉慧，黄海平，沈鹏，顾婕，戴华，常嘉乐，陈明阳，李天宇，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32