基于位置服务隐私保护的个性化双重隐身方法技术

本发明专利技术公开了一种基于位置服务隐私保护的个性化双重隐身方法，克服了现有技术中采用可信第三方而导致单点泄露的缺点，单一的实现位置隐私或者查询隐私的缺点，实现步骤为：(1)获取背景信息；(2)选取备选查询内容集合；(3)选取备选查询区域集合；(4)生成隐身空间；(5)选取伪查询位置；(6)选取伪查询内容；(7)构成请求；(8)发送请求。采用k-匿名技术、l-多样化技术和空间隐身技术实现了对移动对象位置隐私和查询隐私的个性化双重隐私保护。

【技术实现步骤摘要】
基于位置服务隐私保护的个性化双重隐身方法
本专利技术属于通信
，更进一步涉及无线网络安全
中的一种基于位置服务隐私保护的个性化双重隐身方法。本专利技术可应用于基于位置服务的移动社交网络中对移动对象进行隐身化操作实现对移动对象的隐私保护。
技术介绍
为了实现对移动对象高质量高安全的隐私保护，传统的隐私保护方法需要可信第三方的参与来保护移动对象的位置隐私，其中可信第三方是一个不可忽略的安全瓶颈，从而导致单点泄露问题。隐私保护主要涉及两方面的安全问题，查询隐私的安全问题和位置隐私的安全问题。现有的隐私保护方法中，都是单独保护移动对象的位置隐私或者查询隐私的方法，本专利技术兼顾两方面的隐私问题实现了双重的隐私保护。传统的隐私保护方法都是基于策略和基于密码来实现，有着计算复杂度高和传输负载严重的弊端，进一步来说，不同的移动对象有着不同的服务需求和安全性的需求，现有的方案只是单方面的注重安全性或者服务质量，本专利技术在不需要第三方参与的前提下综合考虑移动对象的安全需求和服务需求，保护了移动对象的位置隐私和查询隐私，实现了高服务质量和高安全性的个性化双重隐身方法。人民大学的专利申请“一种感知服务质量的位置隐私保护方法”(公开号：101873317A，申请号：201010193368.6，申请日：2010年06月07日)中公开了一种感知服务质量的位置隐私保护方法。该方法由移动对象提出基于位置的查询请求，并将其传递给匿名服务器，由匿名服务器进行匿名处理，匿名服务器将经过匿名处理后的查询请求发送给提供商服务器以供查询，并将从提供商服务器获得的查询结果返回给移动对象。该专利存在的不足是，首先该专利中有可信第三方的参与也就是匿名服务器，这是一个安全和性能瓶颈。其次，该专利只是的单一的保护了移动对象的位置隐私，并没有考虑到移动对象的查询内容的安全问题，对于主动攻击的攻击者可以利用移动对象的查询内容分析出移动对象更多的敏感信息。最后，该专利忽略了背景信息的存在，攻击者可以利用背景信息分析出移动对象的敏感信息，造成极大的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的隐私保护技术中采用可信第三方，难以避免安全瓶颈的问题，而影响了对移动对象的隐私的保护程度的缺点，提出了一种基于位置服务隐私保护的个性化双重隐身方法。本专利技术的思路是，首先对位置地图进行划分，然后通过对位置地图中查询内容的查询概率的相似度比较得到伪查询位置和伪查询内容构成隐身空间，实现了对移动对象的查询位置的位置隐私和查询内容的查询隐私的双重隐私保护。本专利技术的实现的具体步骤如下：1.一种基于位置服务隐私保护的个性化双重隐身方法，包括如下步骤：(1)获取背景信息：(1a)移动对象利用因特网，获取当地城市的位置地图和位置地图中每一个位置中查询内容的查询概率，并将该位置地图划分为多个大小相等的区域；(1b)移动对象利用移动设备的GPS，得到该移动对象在位置地图的位置坐标，并且由位置坐标确定移动对象所处的区域；(2)选取备选查询内容集合：(2a)按照下式，计算移动对象所处区域中移动对象的查询内容和所处区域中查询内容的相似度：Δi＝|q-qi|其中，Δi表示移动对象所处区域中，移动对象发送查询请求的第i个查询内容和所处区域中历史查询内容的相似度，Δi的值越小则表示相似度越高，q表示移动对象发送查询请求的查询内容的查询概率，qi表示移动对象所处区域中的第i个历史查询内容的查询概率，i表示查询内容的序号，1＜i＜m，m表示移动对象所处区域中查询内容的个数；(2b)将相似度的值降序排列，选取前s个相似度的值所对应的查询内容，构成备选查询内容集合，s表示移动对象所期望的备选查询内容的个数；(3)选取备选查询区域集合：(3a)确定移动对象的阈值；(3b)以备选查询内容集合中的第一个查询内容的查询概率大小为比较标准，遍历位置地图中的每一个区域，查找和备选查询内容集合中的第一个查询内容相同并且与该查询内容的查询概率的差值在阈值范围内的区域，将这些区域构成备选查询区域集合；(3c)以备选查询内容集合中的第二个查询内容的查询概率大小为比较标准；(3d)遍历备选查询区域集合中的区域，过滤掉与备选查询内容集合中的查询内容相同但是与该查询内容的查询概率的差值超出阈值范围的区域；(3e)依次以备选查询内容集合第二个查询内容之后的查询内容的查询概率大小为比较标准，执行步骤(3c)，直到完成备选查询内容集合的最后一个查询内容的查询概率的比较；(4)生成隐身空间：(4a)以移动对象的位置坐标为中心，选取一个面积大小与移动对象所期望的隐身空间面积大小相同的矩形区域，将该矩形区域作为隐身空间；(4b)在位置地图中，将隐身空间进行随机的方向偏移；(5)选取伪查询位置：(5a)对隐身空间进行n次四等分的迭代划分，其中n表示迭代次数，得到4n个划分块，按照下式确定迭代次数n：k≤4n其中，k表示移动对象所需的查询位置的匿名个数；(5b)移动对象依据迭代顺序从4n个划分块中选取出k-1个划分块，其中，k表示移动对象所需的查询位置的匿名个数；(5c)从每一个划分块中选取与备选查询区域集合的任意一个区域相同的区域，构成备用集合，则由k-1个划分块得到了k-1个备用集合；(5d)从备用集合中随机的选取一个区域，进而从该区域中随机选取一个位置坐标，则得到了k-1个位置坐标，与移动对象的位置坐标构成了k个伪查询位置，其中，k表示移动对象所需的查询位置的匿名个数；(6)选取伪查询内容：从备选查询内容集合中随机的选取l-1个查询内容，l-1个查询内容和移动对象的查询内容构成了l个伪查询内容，其中，l表示移动对象所需的查询内容的匿名个数；(7)构成请求：移动用户将k个伪查询位置和l个伪查询内容共同构成查询请求，其中，k表示移动对象所需的查询位置的匿名个数，l表示移动对象所需的查询内容的匿名个数；(8)发送请求：移动用户查询请求发送给提供商服务器。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：第一，由于本专利技术的移动对象利用因特网，获取当地城市的位置地图和位置地图中每一个位置中查询内容的查询概率，克服了现有技术隐私保护的方法中，需要可信第三方参与的这一不足，使得本专利技术解决了可信第三方参与可能带来的安全问题，实现了更高的隐私保护。第二，由于本专利技术的移动对象将伪查询位置和伪查询内容共同构成查询请求，克服了现有技术采用单一的保护对象的位置隐私或者查询隐私的不足，使得本专利技术实现了对移动对象的位置隐私和移动对象的查询隐私的双重保护。第三，由于本专利技术的移动对象选取一个面积大小与移动对象所期望的隐身空间面积大小相同的矩形区域作为隐身空间，个性化的定义了隐身空间，克服了现有技术中忽视背景信息和移动对象个人需求的不足，使得本专利技术平衡了移动对象需求的服务质量和移动对象需求的隐私保护粒度，实现了移动对象的个性化需求。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术选取备选查询内容集合和选取备选区域集合的示意图；图3为本专利技术生成隐身空间示意图；图4为本专利技术选取伪查询位置示意图；图5为本专利技术位置隐私泄露概率的结果图；图6为本专利技术查询隐私泄露概率的结果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的描述。参照附图1，本专利技术的具体步骤如下。步骤1，获取背景信息。移动对象利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于位置服务隐私保护的个性化双重隐身方法，包括如下步骤：(1)获取背景信息：(1a)移动对象利用因特网，获取当地城市的位置地图和位置地图中每一个位置中查询内容的查询概率，并将该位置地图划分为多个大小相等的区域；(1b)移动对象利用移动设备的GPS，得到该移动对象在位置地图的位置坐标，并且由位置坐标确定移动对象所处的区域；(2)选取备选查询内容集合：(2a)按照下式，计算移动对象所处区域中移动对象的查询内容和所处区域中查询内容的相似度：Δi＝|q‑qi|其中，Δi表示移动对象所处区域中，移动对象发送查询请求的第i个查询内容和所处区域中历史查询内容的相似度，Δi的值越小则表示相似度越高，q表示移动对象发送查询请求的查询内容的查询概率，qi表示移动对象所处区域中的第i个历史查询内容的查询概率，i表示查询内容的序号，1<i<m，m表示移动对象所处区域中查询内容的个数；(2b)将相似度的值降序排列，选取前s个相似度的值所对应的查询内容，构成备选查询内容集合，s表示移动对象所期望的备选查询内容的个数；(3)选取备选查询区域集合：(3a)确定移动对象的阈值；(3b)以备选查询内容集合中的第一个查询内容的查询概率大小为比较标准，遍历位置地图中的每一个区域，查找和备选查询内容集合中的第一个查询内容相同并且与该查询内容的查询概率的差值在阈值范围内的区域，将这些区域构成备选查询区域集合；(3c)以备选查询内容集合中的第二个查询内容的查询概率大小为比较标准；(3d)遍历备选查询区域集合中的区域，过滤掉与备选查询内容集合中的查询内容相同但是与该查询内容的查询概率的差值超出阈值范围的区域；(3e)依次以备选查询内容集合第二个查询内容之后的查询内容的查询概率大小为比较标准，执行步骤(3c)，直到完成备选查询内容集合的最后一个查询内容的查询概率的比较；(4)生成隐身空间：(4a)以移动对象的位置坐标为中心，选取一个面积大小与移动对象所期望的隐身空间面积大小相同的矩形区域，将该矩形区域作为隐身空间；(4b)在位置地图中，将隐身空间进行随机的方向偏移；(5)选取伪查询位置：(5a)对隐身空间进行n次四等分的迭代划分，其中n表示迭代次数，得到4n个划分块，按照下式确定迭代次数n：k≤4n其中，k表示移动对象所需的查询位置的匿名个数；(5b)移动对象依据迭代顺序从4n个划分块中选取出k‑1个划分块，其中，k表示移动对象所需的查询位置的匿名个数；(5c)从每一个划分块中选取与备选查询区域集合的任意一个区域相同的区域，构成备用集合，则由k‑1个划分块得到了k‑1个备用集合；(5d)从备用集合中随机的选取一个区域，进而从该区域中随机选取一个位置坐标，则得到了k‑1个位置坐标，与移动对象的位置坐标构成了k个伪查询位置，其中，k表示移动对象所需的查询位置的匿名个数；(6)选取伪查询内容：从备选查询内容集合中随机的选取l‑1个查询内容，l‑1个查询内容和移动对象的查询内容构成了l个伪查询内容，其中，l表示移动对象所需的查询内容的匿名个数；(7)构成请求：移动用户将k个伪查询位置和l个伪查询内容共同构成查询请求，其中，k表示移动对象所需的查询位置的匿名个数，l表示移动对象所需的查询内容的匿名个数；(8)发送请求：移动用户查询请求发送给提供商服务器。...

【技术特征摘要】
1.一种基于位置服务隐私保护的个性化双重隐身方法，包括如下步骤：(1)获取背景信息：(1a)移动对象利用因特网，获取当地城市的位置地图和位置地图中每一个位置中查询内容的查询概率，并将该位置地图划分为多个大小相等的区域；(1b)移动对象利用移动设备的GPS，得到该移动对象在位置地图的位置坐标，并且由位置坐标确定移动对象所处的区域；(2)选取备选查询内容集合：(2a)按照下式，计算移动对象所处区域中移动对象的查询内容和所处区域中查询内容的相似度：Δi＝|q-qi|其中，Δi表示移动对象所处区域中，移动对象发送查询请求的第i个查询内容和所处区域中历史查询内容的相似度，Δi的值越小则表示相似度越高，q表示移动对象发送查询请求的查询内容的查询概率，qi表示移动对象所处区域中的第i个历史查询内容的查询概率，i表示查询内容的序号，1＜i＜m，m表示移动对象所处区域中查询内容的个数；(2b)将相似度的值降序排列，选取前s个相似度的值所对应的查询内容，构成备选查询内容集合，s表示移动对象所期望的备选查询内容的个数；(3)选取备选查询区域集合：(3a)确定移动对象的阈值；(3b)以备选查询内容集合中的第一个查询内容的查询概率大小为比较标准，遍历位置地图中的每一个区域，查找和备选查询内容集合中的第一个查询内容相同并且与该查询内容的查询概率的差值在阈值范围内的区域，将这些区域构成备选查询区域集合；(3c)以备选查询内容集合中的第二个查询内容的查询概率大小为比较标准；(3d)遍历备选查询区域集合中的区域，过滤掉与备选查询内容集合中的查询内容相同但是与该查询内容的查询概率的差值超出阈值范围的区域；(3e)依次以备选查询内容集合第二个查询内容之后的查询内容的查询概率大小为比较标准，执行步骤(3c)，直到完成备选查询内容集合的最后一个查询内容的查询概率的比较；(4)生成隐身空间：(4a)以移动对象的位置坐标为中心，选取一个面积大小与移动对象所期望的隐身空间面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晖，牛犇，李维皓，王子龙，曹进，朱晓妍，王莹娟，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61