一种位置服务中隐私保护量化分析方法技术

本发明专利技术涉及一种位置服务中隐私保护量化分析方法，首先设计构建用户位置服务隐私保护的最优策略模型，再据此对应设计构建攻击者隐私攻击策略模型，最后基于博弈论思路，针对用户位置服务隐私保护的最优策略模型和攻击者隐私攻击策略模型，进行仿真实验，针对仿真结果进行验证分析，实现针对用户位置服务隐私保护效果的评价，针对攻击者利用用户历史轨迹数据分析用户具体的移动行为，而且掌握用户使用的位置隐私保护算法的情况，能够很好的实现针对用户在一段时间内多个位置的隐私保护效果的评估。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及，属于网络隐私安全保护技术 领域。
技术介绍
随着移动互联网的迅速发展，涌现出许多基于位置服务的应用，例如，备受欢迎的 微信，用户只需要提供精确的位置就可W找到附近的朋友，然而频繁地暴露位置W获得位 置服务请求会使个人隐私受到威胁。针对用户位置隐私泄露问题，研究人员提出了多种位 置隐私保护机制（LPPM:LocationPriva巧ProtectionMechanism)。 目前，基于位置服务（LB巧的主要研究内容是隐私保护技术，而对隐私保护机制 有效性的评估还不够成熟和完善。攻击者掌握隐私保护机制（LPPM)的算法和用户访问基 于位置服务（LB巧的模式，从而提高对用户真实位置估计的确定性。近年来，一些研究人员 在评估隐私保护效果的过程中考虑了攻击者的背景知识。然而，攻击者能力的强弱与隐私 度量紧密相关，特别是强攻击者（strongattackers)可W获取用户的历史轨迹数据，进而 较为准确地预测用户的移动行为。 现有位置隐私度量方法中，对位置隐私度量最早的是在匿名系统中使用匿名集的 大小或有效匿名集的大小来度量用户匿名性。其中，当匿名集中各个用户发送查询的概率 不相等时，匿名集的大小则不能够正确地反映每个用户的真正的匿名性。对此，现有技术又 提出了连续查询攻击算法，根据集合中L个用户分别可能是真正查询发送者的概率计算出 滴值，由滴值计算出查询匿名；现有技术分析了位置k匿名在攻击者获得用户实时位置信 息、统计信息和无信息时位置隐私保护方法的有效性，但是最终得出k匿名对位置隐私无 效，并指出攻击者可利用k匿名的缺陷推测出用户的当前位置。之后，现有技术又提出一种 基于扭曲的隐私度量方法，通过比较攻击者观察的用户运动轨迹与用户真实运动轨迹之间 的差异来衡量用户的隐私保护水平。 但是现有技术此前的工作均没有考虑攻击者的背景知识，后来现有技术中出现了 位置隐私量化工具，假定攻击者可W从用户轨迹数据中抽取用户移动模型、基于位置服务 (LB巧的访问模式，用W推断用户身份等隐私信息，并使用攻击者的期望估计误差判断隐私 的保护程度；其中，首先对攻击者的背景知识做了具体描述；（1)攻击者知道隐私保护机制 (LPPM)的具体算法；（2)用户的移动模型；再将用户的最优目标和攻击者的最优目标形式 化为一个博弈论问题，最后通过解最优化问题，得到用户的最优位置隐私保护策略和攻击 者的最优攻击策略。然而，目前的位置隐私度量方法主要侧重于用户某个时刻的位置隐私 度量，而对用户在一段时间内的位置隐私保护效果的评估相对较少，且缺乏对强攻击者背 景知识的考虑，强攻击者可将用户时间顺序上的多个位置信息链接起来，从而得到一段时 间内该用户位置转移的概率情况。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种位置服务中隐私保护 量化分析方法，针对攻击者利用用户历史轨迹数据分析用户具体的移动行为，而且掌握用 户使用的位置隐私保护算法的情况，考虑用户行为，实现对用户多个位置进行保护有效性 的评估。 本专利技术为了解决上述技术问题采用W下技术方案；本专利技术设计了一种位置服务中 隐私保护量化分析方法，包括如下步骤：[000引步骤001.设计构建用户位置服务隐私保护的最优策略模型如下： 其中满足约束条件如下： 01=aGkiGrt，n八r'iGr't，J; 其中，r,,n={r1，…，r。}，Grt,n，r康示用户在t时长时间段内发布第i个位置 服务请求所对应的真实位置；rt,。表示用户在t时长时间段内发布n个位置服务请求所对应 的真实位置序列；由至少一个rt,。构成集合Rt,。，Rt,。表示用户分别对应于各个t时长时间 段内分别发布n个位置服务请求所对应真实位置序列rt,。的集合； r' ,,。= Ir'。…，r' J，r' iGr' t,n，r' i表示用户在t时长时间段内发布 第i个位置服务请求对应的真实位置IV经过位置隐私保护机制函数f转换，获得对应的假 位置；r't,。表示用户在t时长时间段内发布n个位置服务请求所分别对应真实位置，分别 经过位置隐私保护机制函数f转换，获得构成对应的假位置序列；由至少一个r't,。构成集 合R't,。，R'表示用户分别对应于各个t时长时间段内分别发布n个位置服务请求所 对应假位置序列r't,。的集合； 6.,，=抚，…，/^，巧eg.,,，^表示攻击者根据用户在t时长时间段内发送给服务提 供商的假位置r/，获得对应的用户真实位置估计6,。表示攻击者根据用户在t时长时间段 内发布n个位置服务请求所对应发送给服务提供商的假位置序列，获得对应的用户真实位 置估计序列；由至少一个构成集合也，，4,?表示攻击者根据用户分别对应于各个t时长 时间段内分别发布n个位置服务请求所对应发送给服务提供商的假位置序列，获得对应的 用户真实位置估计序列6,"的集合；Pt，n= {p。…，P。}，PiGPt，。，Pi表不用户在t时长时间段内发布第i个位置服务 请求对应的真实兴趣点，各个兴趣点分别由至少一个位置组成；Pt,。表示用户在t时长时间 段内发布n个位置服务请求所对应的真实兴趣点序列；由至少一个Pt,。构成集合表 示用户分别对应于各个t时长时间段内分别发布n个位置服务请求所对应真实兴趣点序列 Pt，。的集合；[002U 如。=给1，…，知}，Ae知。，A表示攻击者根据其所获用户在t时长时间段内的 用户真实位置估计弓，进一步获得对应的用户真实兴趣点估计；货，》表示攻击者根据其所获 用户在t时长时间段内的用户真实位置估计序列>1，，进一步获得对应的用户真实兴趣点估 计序列；由至少一个氏。构成集合A。，与,》表示攻击者根据其所获用户分别对应于各个t时 长时间段内用户真实位置估计序列>1，，进一步获得对应的用户真实兴趣点估计序列女.。的 集合； Pbtjr't,。）表示攻击者获得用户在t时长时间段内发送给服务提供商的假位 置序列r',,。条件下，该用户所对应真实位置序列为rt^勺概率；^/;片。，/;^表示用户在t 时长时间段内发布n个位置服务请求所对应真实位置序列中各个真实位置，与攻击者所获 对应用户真实位置估计序列中各个用户真实位置估计之间的比较度量函数； 表示用户在t时长时间段内发布n个位置服务请求所对应真实兴趣点序列中各个真实兴 趣点，与攻击者所获对应用户真实兴趣点估计序列中各个用户真实兴趣点估计之间的比较 度量函数；《(?)表示用户移动模式；为预设最大可容忍位置服务质量损失值，即用 户发布位置服务请求的真实位置与对应假位置间的最大扭曲度，Qi。,,为位置服务质量损失 值，用于描述用户发布位置服务请求的真实位置与对应假位置间的扭曲度；[00当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置服务中隐私保护量化分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤001.设计构建用户位置服务隐私保护的最优策略模型如下：MaximizeΣrt,n′∈Rt,,n′Xrt,n′]]>Xrt,n′=minr^t,n∈R^t,nminP^t,n∈P^t,nΣrt,n∈Rt,nΣpt,n∈Pt,nP(rt,n|rt,n′)·dpn(r^t,n,rt,n)·dan(p^t,n,pt,n)]]>其中满足约束条件如下：Xrt,n′≤Σrt,n∈Rt,nΣpt,n∈Pt,nω(rt,n)·Πi∈β1f(ri′|ri)·dpn(r^t,n,rt,n)·dan(p^t,n,pt,n),∀r^t,n∈R^t,n,∀rt,n′∈Rt,n′,∀p^t,n∈P^t,n;]]>Qloss=Σrt,n∈Rt,nω(rt,n)Σrt,n′∈Rt,n′Πi∈β1f(ri′|ri)·Πi∈β1dq(ri′,ri)≤Qlossmax;]]>Σrt,n′Πi∈β1f(ri′|ri)=1,∀rt,n∈Rt,n;]]>Πi∈β1f(ri′|ri)≥0,∀rt,n∈Rt,n,∀rt,n′∈Rt,n′;]]>β1＝{i∈[1,n]|ri∈rt,n^ri′∈rt,′n}；其中,rt,n＝{r1,…,rn},ri∈rt,n,ri表示用户在t时长时间段内发布第i个位置服务请求所对应的真实位置；rt,n表示用户在t时长时间段内发布n个位置服务请求所对应的真实位置序列；由至少一个rt,n构成集合Rt,n，Rt,n表示用户分别对应于各个t时长时间段内分别发布n个位置服务请求所对应真实位置序列rt,n的集合；r't,n＝{r1',…,rn'}，ri'∈r't,n，ri'表示用户在t时长时间段内发布第i个位置服务请求对应的真实位置ri，经过位置隐私保护机制函数f转换，获得对应的假位置；r't,n表示用户在t时长时间段内发布n个位置服务请求所分别对应真实位置，分别经过位置隐私保护机制函数f转换，获得构成对应的假位置序列；由至少一个r't,n构成集合R't,n，R't,n表示用户分别对应于各个t时长时间段内分别发布n个位置服务请求所对应假位置序列r't，n的集合；表示攻击者根据用户在t时长时间段内发送给服务提供商的假位置ri'，获得对应的用户真实位置估计；表示攻击者根据用户在t时长时间段内发布n个位置服务请求所对应发送给服务提供商的假位置序列，获得对应的用户真实位置估计序列；由至少一个构成集合表示攻击者根据用户分别对应于各个t时长时间段内分别发布n个位置服务请求所对应发送给服务提供商的假位置序列，获得对应的用户真实位置估计序列的集合；pt,n＝{p1,…,pn}，pi∈pt,n，pi表示用户在t时长时间段内发布第i个位置服务请求对应的真实兴趣点，各个兴趣点分别由至少一个位置组成；pt,n表示用户在t时长时间段内发布n个位置服务请求所对应的真实兴趣点序列；由至少一个pt,n构成集合Pt,n，Pt,n表示用户分别对应于各个t时长时间段内分别发布n个位置服务请求所对应真实兴趣点序列pt,n的集合；表示攻击者根据其所获用户在t时长时间段内的用户真实位置估计进一步获得对应的用户真实兴趣点估计；表示攻击者根据其所获用户在t时长时间段内的用户真实位置估计序列进一步获得对应的用户真实兴趣点估计序列；由至少一个构成集合表示攻击者根据其所获用户分别对应于各个t时长时间段内用户真实位置估计序列进一步获得对应的用户真实兴趣点估计序列的集合；P(rt,n|r't,n)表示攻击者获得用户在t时长时间段内发送给服务提供商的假位置序列r't,n条件下，该用户所对应真...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梅，白光伟，沈航，王仲晖，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32