一种空间众包中隐私保护的任务分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种空间众包中隐私保护的任务分配方法，涉及三方实体，包括空间众包平台、代理商和工人，使用基于匿名的数据收集协议，将用户数据安全地发送给空间众包平台；使用基于反向拍卖的任务分配算法来帮助空间众包平台生成任务分配和奖励报酬方案，并且保证用户的诚实性。通过上述方式，本发明专利技术提供的空间众包中隐私保护的任务分配方法，使用基于匿名的数据收集协议来保证工人位置数据的安全性，使用基于反向拍卖的任务分配算法来保证工人的诚实性，是基于半可信的模型，有着高安全性、高效性的优点，在空间众包领域有着极其光明的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种空间众包中隐私保护的任务分配方法
本专利技术涉及空间众包、时空数据处理和移动计算领域，特别涉及空间众包中隐私保护的任务分配方法。
技术介绍
近年来，一种通过整合网络平台劳动力来求解计算机很难单独完成的工作问题的新模式――众包(Crowdsourcing)得到了工业界和学术界的广泛关注。所谓众包，通常是指“一种把过去由专职员工执行的工作任务通过公开的Web平台，以自愿的形式外包给非特定的解决方案提供者群体来完成的分布式问题求解模式”。作为“群体智慧”的体现，众包有着广大的应用场景和市场。例如，早期的众包平台通常指“问答系统”平台，如开源自由免费的百科全书编辑平台维基百科(Wikipedia)，依靠互联网大众共同编辑百科全书为人们提供一个获取知识的途径；再例如百度知道，通过悬赏积分让有经验的互联网用户回答专业问题，分享他们的知识。之后，随着任务的复杂化和数据的多样化，新一代“在线众包平台”――大型在线工作招募和任务分配管理平台诞生了，例如亚马逊土耳其机器人(AmazonMechanicalTurk)和猪八戒网都是通过招募互联网劳动力完成一些稍微复杂的任务并支付相应的报酬。这些任务不再于局限于问题回答和知识分享，而开始遍布于各个细分领域，如数据标注、物品取送等。另一方面，随着移动互联网技术的蓬勃发展和GPS便携设备的计算能力的提高，一种基于地理位置的众包形式应运而生，这就是空间众包(SpatialCrowdsourcing)。一个典型的空间众包系统由空间众包平台、空间任务请求者和众包工人三部分组成。平台会根据一定的策略(如最近距离优先)将请求者发布的空间任务分配给工人，工人需要移动到指定的任务地点完成相应任务并获得报酬。空间众包作为传统众包概念在时空领域的延伸，利用了工人的移动性和便携设备的多功能性，在社会服务、智能交通等领域都发挥着卓越的作用。例如滴滴出行、Uber等专车服务和美团外卖、饿了吗等外卖服务，均是采用空间众包模式提供服务。再例如，百度地图、Waze等导航类服务通过收集和分析大量用户携带的移动设备传感器感知并上传的数据，可以精准地提供实时路况信息。特别地，随着“互联网+”时代共享经济模式的流行，空间众包将会在人们日常生活中扮演越来越重要的角色。然而，空间众包在为日常生活带来便利的同时，也不可避免地带来了隐私泄露的问题。为了全局最优效果，空间众包平台会根据用户提交的位置信息来进行任务分配，而用户的位置信息隐含了用户的身份、家庭住址和生活习惯等敏感信息。这些敏感信息被不完全可信的平台或恶意攻击者获得后，往往会导致不可预料的后果。因此，如何在保护用户隐私的前提下，为空间众包平台提供可靠的数据，帮其生成全局最优的任务分配方案，已经成为当前空间众包研究领域的热点问题之一。经调研发现，围绕如何保护工人位置隐私，相关的研究主要可以分为三类模型：基于差分隐私技术的隐私保护模型、基于空间匿名技术的隐私保护模型和基于同态加密技术的隐私保护模型。第一类，基于差分隐私技术的隐私保护模型。该模型的原理是，通过在原始数据上添加随机噪声来干扰敏感的隐私数据，在保证原始数据中敏感数据不泄露的同时，依然保持原始数据的统计学特征，以便于分析人员进行数据分析和挖掘。然而该模型需求一个实际不存在可信第三方，导致其可用性下降。第二类，基于空间匿名技术的隐私保护模型。该模型将某个工人的位置点扩展为一个匿名区域，从而将每个工人位置隐藏在其他K-1个工人之中。然而，该模型不能对抗背景知识攻击，安全性不够。第三类，基于同态加密技术的隐私保护模型。在该模型中，空间众包平台会生成同态加密算法的公钥和私钥，工人使用公钥将自身位置数据加密后发送给半可信第三方，随后平台在收到任务请求者发布的任务后，会与半可信第三方进行交互，在密文域上计算出任务分配方案。显然，同态加密会带来大量的计算开销。从以上分析可以看出，现有的隐私保护模型主要是受限于半可信第三方、安全性和计算开销三点。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种空间众包中隐私保护的任务分配方法，使用基于匿名的数据收集协议来保证工人位置数据的安全性，使用基于反向拍卖的任务分配算法来保证工人的诚实性，是基于半可信的模型，有着高安全性、高效性的优点，在空间众包领域有着极其光明的应用前景。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供了一种空间众包中隐私保护的任务分配方法，涉及三方实体，包括空间众包平台、代理商和工人，使用基于匿名的数据收集协议，将用户数据安全地发送给空间众包平台；使用基于反向拍卖的任务分配算法来帮助空间众包平台生成任务分配和奖励报酬方案，并且保证用户的诚实性，包括以下具体步骤：(1)基于匿名的数据收集协议(1.1)密钥生成和分发首先，代理商独立生成n个随机字符串，随后，代理商对所有工人的标识符序列进行随机置换得到位置序列，最后，代理商将密钥对分别发送给每个工人；(1.2)数据计算与加密每个工人根据自身位置和任务位置的距离，计算出前往执行任务所需的旅行开销，该旅行开销与距离成正比，且为工人的私密数据，工人使用接收到的密钥对来生成一系列加密密钥，再使用这些加密密钥加密其密文数据，最后将密文数据发送给空间众包平台；(1.3)数据解密与分析空间众包平台只需要对密文数据进行简单的异或操作，就能得到置换过的明文数据，对明文数据进行分析后，平台可以得出最终的任务分配方案；(1.4)不经意传输空间众包平台和代理商一起执行不经意传输协议，不经意传输协议一方面确保空间众包平台只知晓被选中工人的ID，而不知其他工人ID；另一方面确保代理商对空间众包平台选择的工人不知情；(2)基于反向拍卖的任务分配算法(2.1)获胜报价选择算法将所有任务报价按照边界差值来排序，以一种贪心的方式选择出获胜报价；(2.2)报酬决定算法按照贪心策略为每一个获胜报价计算出其相应的报酬；(3)得出最终的任务分配和报酬方案空间众包平台使用如上所述的基于反向拍卖的任务分配算法得出最终的任务分配和报酬方案。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的空间众包、代理商和工人均采用基于半诚实的安全模型。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的空间众包平台承担着发布任务、接收众包工人数据、生成任务分配方案、生成工人奖励方案、反馈任务执行结果的职责。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的空间众包平台在生成任务分配方案时，着眼于最大化某目标函数，其中，最大化某目标函数包括最大化总分配任务数量、最大化正确分配的任务数量、最大化任务预算开销之差和最大化任务接受度。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的代理商是引入的半诚实第三方云服务，通过提供辅助的密码学服务帮助平台和工人进行隐私保护的任务分配。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的密码学服务包括密钥生成和分发。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的工人指的是携带移动设备的用户，是空间众包系统的主要参与者。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的工人基本属性包括位置、上线/下线时间、负荷。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的基于匿名的数据收集协议是基于位异或同态密码系统和不经意传输协议，仅使用位异或操作对数据进行加解密。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的基于反向拍卖的任务分配算法是一种贪心算法来求近似解，以较小的时空开销，计算出十分接近于精确解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间众包中隐私保护的任务分配方法，其特征在于，涉及三方实体，包括空间众包平台、代理商和工人，使用基于匿名的数据收集协议，将用户数据安全地发送给空间众包平台；使用基于反向拍卖的任务分配算法来帮助空间众包平台生成任务分配和奖励报酬方案，并且保证用户的诚实性，包括以下具体步骤：（1）基于匿名的数据收集协议（1.1）密钥生成和分发首先，代理商独立生成n个随机字符串，随后，代理商对所有工人的标识符序列进行随机置换得到位置序列，最后，代理商将密钥对分别发送给每个工人；（1.2）数据计算与加密每个工人根据自身位置和任务位置的距离，计算出前往执行任务所需的旅行开销，该旅行开销与距离成正比，且为工人的私密数据，工人使用接收到的密钥对来生成一系列加密密钥，再使用这些加密密钥加密其密文数据，最后将密文数据发送给空间众包平台；（1.3）数据解密与分析空间众包平台只需要对密文数据进行简单的异或操作，就能得到置换过的明文数据，对明文数据进行分析后，平台可以得出最终的任务分配方案；（1.4）不经意传输空间众包平台和代理商一起执行不经意传输协议，不经意传输协议一方面确保空间众包平台只知晓被选中工人的ID，而不知其他工人ID；另一方面确保代理商对空间众包平台选择的工人不知情；（2）基于反向拍卖的任务分配算法（2.1）获胜报价选择算法将所有任务报价按照边界差值来排序，以一种贪心的方式选择出获胜报价；（2.2）报酬决定算法按照贪心策略为每一个获胜报价计算出其相应的报酬；（3）得出最终的任务分配和报酬方案空间众包平台使用如上所述的基于反向拍卖的任务分配算法得出最终的任务分配和报酬方案。...

【技术特征摘要】
1.一种空间众包中隐私保护的任务分配方法，其特征在于，涉及三方实体，包括空间众包平台、代理商和工人，使用基于匿名的数据收集协议，将用户数据安全地发送给空间众包平台；使用基于反向拍卖的任务分配算法来帮助空间众包平台生成任务分配和奖励报酬方案，并且保证用户的诚实性，包括以下具体步骤：（1）基于匿名的数据收集协议（1.1）密钥生成和分发首先，代理商独立生成n个随机字符串，随后，代理商对所有工人的标识符序列进行随机置换得到位置序列，最后，代理商将密钥对分别发送给每个工人；（1.2）数据计算与加密每个工人根据自身位置和任务位置的距离，计算出前往执行任务所需的旅行开销，该旅行开销与距离成正比，且为工人的私密数据，工人使用接收到的密钥对来生成一系列加密密钥，再使用这些加密密钥加密其密文数据，最后将密文数据发送给空间众包平台；（1.3）数据解密与分析空间众包平台只需要对密文数据进行简单的异或操作，就能得到置换过的明文数据，对明文数据进行分析后，平台可以得出最终的任务分配方案；（1.4）不经意传输空间众包平台和代理商一起执行不经意传输协议，不经意传输协议一方面确保空间众包平台只知晓被选中工人的ID，而不知其他工人ID；另一方面确保代理商对空间众包平台选择的工人不知情；（2）基于反向拍卖的任务分配算法（2.1）获胜报价选择算法将所有任务报价按照边界差值来排序，以一种贪心的方式选择出获胜报价；（2.2）报酬决定算法按照贪心策略为每一个获胜报价计算出其相应的报酬；（3）得出最终的任务分配和报酬方案空间众包平台使用如上所述的基于反向拍卖的任务分配算法得出最终的任务分配和报酬方案。2.根据权利要求1所述的空间众包...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘安，张亚男，翟东君，彭伟，李直旭，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32